فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم در محل که حاوی ذرات SiCNO مشتق پلیمری در اندازه نانویی می باشند

Processing, microstructural evolution and strength properties of in-situ magnesium matrix composites containing nano-sized polymer derived SiCNO particles

Abstract

In-situ Mg matrix composites are fabricated by combining both liquid- and solid-state processing routes. Firstly, liquid polymer was injected into the molten Mg at a temperature of 800 °C to initiate pyrolysis. In-situ pyrolysis aids in the conversion of liquid polymer into sub-micron sized SiCNO particles (mean particle size in the range of 0.5–1 µm) and Mg2Si particles. Most of the polymer derived SiCNO particles were pushed by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries of as-cast composites (mean grain size in range of 50–65 µm) during subsequent solidification process. Formation of Mg2Si phase could be minimized by reducing the pyrolysis temperature from 800 to 700 °C. Single pass friction stir processing (FSP) of these as-cast composites lead to improved homogeneity in the SiCNO particle distribution, particle refinement (mean particle size of about 200–300 nm) and grain refinement (mean grain size in range of 2.5–3.5 µm). Mechanical properties (hardness, compressive yield stress, ultimate compressive stress, strain to failure and strain hardening exponent) of the FS processed composites were enhanced significantly as compared to their as-cast counterparts. Strengthening mechanisms and numerical models are being evoked to explain the observed yield strength in these two stage processed composites.

1 Introduction

Magnesium metal matrix composites (MMMCs) have significant potential in the design and manufacturing of next generation automotive and aerospace vehicles having light weight and reduced fuel consumption [1,2]. In-situ composite fabrication techniques seem to be gaining attraction since it overcomes several issues (non-uniformity of particle distribution, poor wettability and weak interfaces) associated with composites produced by conventional processing techniques [3,4]. In general, in-situ MMCs consist of ultra fine-sized and thermodynamically stable ceramic particles, clean and unoxidized ceramic-metal interfaces with high interfacial strength, due to improved wettability. There exist several variants of in-situ processes. These include both liquid metallurgy, and solid state processing routes [5–10]. Bhingole [7] added magnesium nitrate as oxygen supplying agent into the molten Mg-alloy and synthesized in-situ AZ91 matrix composites by in-situ reactive formation of hard MgO and Al2O3 particles. Despite the fact that numerous in-situ MMC processing routes are reported in the literature [5–10], their reaction pathways and chemical kinetics are complex to understand. Sudarshan et al. [11,12] developed a novel processing route to synthesize in-situ Mg-based MMCs by utilizing pyrolysis of polymer precursor within the molten Mg. Since polymer precursor contain all the constituents of ceramic phases within organic molecules itself, an in-situ pyrolysis aids in the conversion of polymer into ceramic particles without any chemical reaction between precursor and the host metal. However, they indentified two critical processing issues [11,12]: firstly the reaction between polymer precursor and magnesium melt results in the formation of brittle Mg2Si particles at pyrolysis temperature ranging from 800 to 1000 °C. This brittle Mg2Si phase impairs the ductility of resulting composite. Further, this leads to the reduction in the amount of polymer precursor available for generation of sub-micron sized SiCNO particles. Secondly, most of the polymer derived ceramic (PDC) particles were pushed away by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries. Such grain boundary segregation limits the enhancement in the mechanical properties of the final in-situ MMCs.

The nature and magnitude of interactive force between the ceramic particles and solidification front determines the nature of particle distribution in the final MMCs [13]. If the net force is attractive, the particles could be trapped within grain resulting in uniform dispersion where as repulsive forces leads to segregation of particles at the grain boundaries. Rapid solidification processing [14] and disintegrated melt technique [15] minimize the grain boundary segregation due to higher cooling rate to certain extent; however, it is difficult to understand and control the nature of interactive forces, and the solidification variables preciously during large-scale manufacturing of cast composites. Secondary process such as hot extrusion is more often used to bring about uniformity in particle distribution and to eliminate /minimize casting defects in the composites [16]. However, under non optimal conditions this may lead to some level of texture and anisotropy in the particulate MMCs.

In the present investigation, friction stir processing (FSP), one of the well-established solid state processing technique [17] has been explored as a technique to achieve both grain refinement and uniform distribution of reinforced particle distribution in the cast composites. These improvements have accrued due to intense material flow and dynamic recrystallization (DRX) which are the main attributes of FSP. Therefore, FSP can be utilized to minimize the grain boundary segregation of particles in the as-cast in-situ MMCs. In addition, FSP can also be used to eliminate/minimize casting defects akin to hotextrusion process. Arora et al. [18] observed the formation of in-situ nano-particles during FSP of AE42 Mg-alloys. Ranjit [19] modified the as-cast microstructures of Al-TiC in-situ composites by FSP. Ajay et al. [20] achieved a five-fold increase in microhardness of Cu-based in-situ MMCs after introducing polymer precursor by multi-pass friction stir processing (FSP). In their work, since the pyrolysis temperature (800 °C) of polymer precursor is lower than the melting temperature of Cu matrix (1083 °C); in-situ pyrolysis can be performed by solid state FSP itself. However, for the case of Mg, liquid state processing is required to initiate the pyrolysis for the conversion of polymer in to ceramic phase as pyrolysis temperature (700–800 °C) is greater than the melting temperature of Mg (650 °C). Use of FSP process has not been reported for the light weight in-situ MMCs dispersed with polymer derived ceramic (PDC) particles to the best of our knowledge. The primary objective of the present paper is three-fold; (i) to minimize the formation of Mg2Si phase by lowering the process or pyrolysis temperature, and (ii) to achieve the uniform dispersion of PDC particles throughout the magnesium matrix via FSP and (iii) to investigate the microstructural evolution, strength properties and the basis of strengthening of two stage processed in-situ MMCs.

استنت های فلزی زیست تخریب پذیر: مروری بر موضوعات و مطالعات بالینی

Biodegradable Metal Stents: A Focused Review on Materials and Clinical Studies

1- مقدمه

2- درمان انقلابی برای CAD

3- ظهور فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتهای کرونری

3-1- منیزیم (Mg)

3-2- آهن (Fe)

3-3- روی (Zn)

4- به روز رسانی مطالعات درون تنی و بالینی در مورد استنتهای فلزی زیست تخریب پذیر

5- مسائل زیست سازگاری فلزات زیست تخریب پذیر

5-1- نتیجه گیری

بیماری عروق کرونری (CAD) از شایعترین بیماریهای قلبی ناشی از ایجاد پلاک در طول دیواره داخلی عروق کرونری است که لومن را باریک می کند و جریان خون را کاهش می دهد. استنت گذاری یک روش استاندارد برای درمان این بیماری است که عروق باریک را باز کرده و جریان خون را به حالت اول برمی گرداند. استنت گذاری با استفاده از استنتهای فلزی ساده ساخته شده از آلیاژهای ضد زنگ در ترکیب استنتهای کرونر ، انقلابی را بوجود آورده است. علی رغم مزایا و محدودیتهای کنونی در فن آوری استنت، قرار دادن دائمی استنتها در عروق بخصوص در مواردی مثل استفاده از آن برای کودکان، در حضور عروق نزدیک هم و … سوال برانگیز است. استنت های زیست تخریب پذیر که برای حمایت از دیواره عروق طراحی شده اند و پس از بازسازی آن ناپدید می شوند، انتخاب جالبی هستند که احتمالا درمان انقلابی بعدی CAD را نشان می دهند. منیزیم ، آهن ، روی و آلیاژهای آنها از جمله فلزاتی هستند که به عنوان مواد استنت زیست تخریب پذیر پیشنهاد شده اند. طراحی این فلزات به گونه ای است که در داخل بدن در طی یک فرایند خوردگی تدریجی تخریب و تجزیه می شوند و هیچ گونه مسمومیتی در بدن ایجاد نمی کنند از این رو فلزات زیست تخریب پذیر نامیده می شوند. استنتهای ساخته شده از منیزیم و آلیاژهای آن بسیار مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند و پس از استنتهای آهنی که در حیوانات مورد بررسی قرار گرفتند در آزمایشات بالینی انسان مورد مطالعه و بررسی قرار داده شدند. در ضمن، روی نیز اخیرا پیشنهاد شده است و تعداد کمی از مطالعات استفاده از آن را گزارش کرده اند. این مقاله یک مرور متمرکز بر توسعه فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتها را ارائه می دهد.

مقدمه

بیماریهای قلبی عروقی (CVD) شامل بیماری عروق کرونری (CAD) ، بیماری عروق مغزی ، بیماری عروق محیطی ، بیماری روماتیسمی قلب، بیماری قلبی مادرزادی، و ترومبوز وریدی عمقی و آمبولی ریوی می باشد. در سال 2010 ، CVD عامل 31.9٪ از مرگها و معادل یک سوم از مرگها در ایالات متحده بود. در همان سال، 34٪ از مرگ و میرهای ناشی ازCVD قبل از 75 سالگی یعنی حدود 4 سال زودتر از عمر متوسط رخ داد. 1 در بین همه موارد CVD ، در سال 2010 CAD جان 379.559 آمریکایی را گرفت ، که حدود 50٪ از مرگ و میر ناشی از بیماری ها یا 1 مورد از هر 6 مرگ را در بر می گرفت. اگرچه میزان مرگ و میر مربوط به CVD از سال 2000 تا 2010 به 31٪ کاهش یافت، اما آمار ابتلا به این بیماریها همچنان بالا بود. 

نتیجه گیری

استفاده از فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتهای کرونری، قابلیت زیادی را برای تغییرات اساسی در درمان بعدی بیماری عروق کرونر ایجاد می کند. زمانیکه که شریان بیمار کاملاً بهبود یافته باشد، هیچ دلیل منطقی برای باقی ماندن استنت در شریان وجود ندارد. و از آنجاییکه استنتهای فلزی زیست تخریب پذیر پس از انجام مأموریت خود ناپدید می شوند، ترمبوز و تنگی مجدد، اختلال اندوتلیالیزاسیون، و درمان طولانی مدت ضد پلاکت، عمدتا بعید به نظر می رسد. با این حال، هرچندکه هیجان این زمینه به ویژه در صنعت بسیار زیاد است، باید این واقعیت را دانست که عدم همبستگی بین مطالعات آزمایشگاهی و درون تنی و همچنین تعداد محدودی از مطالعات درون تنی و بالینی گزارش شده در مقالات، نشاندهنده محدودیتهای عمده ای برای توسعه این زمینه می باشد.

Coronary artery disease (CAD) is the most common type of heart disease caused by plaque building up along the inner walls of coronary arteries which narrows the lumen and reduces blood flow. Stenting is the current standard procedure to treat the disease by opening the narrowed arteries and restoring the blood flow. Stenting has been revolutionary evolved from the use of bare metal stents made of corrosion resistant alloys to the incorporation of anti-proliferative drugs in the drug eluting stents. Despite the advantages and limitation of the current stent technology, the permanent presence of stents in the arteries is questionable, especially for some applications, including pediatric, in presence of collateral arteries, and others. Biodegradable stents, designed to support the arterial wall and disappear after its remodelling, therefore constitute an interesting choice, possibly representing the next revolutionary treatment of CAD. Magnesium, iron, zinc and their alloys are among metals have been proposed as biodegradable stent materials. These metals are designed to degrade in vivo through corrosion process without posing toxicity problems to the body and called as biodegradable metals. Stents made of magnesium and its alloys have been the most studied, developed and reached clinical trials in humans, followed by those made of iron which reached in vivo studies in animals. Meanwhile, zinc is just recently proposed with only few studies have been reported. This papers presents a focused review on the development of biodegradable metals for stents.

INTRODUCTION

Cardiovascular diseases (CVD) include coronary artery disease (CAD), cerebrovascular disease, peripheral arterial disease, rheumatic heart disease, congenital heart disease, and deep vein thrombosis and pulmonary embolism. In 2010, CVD was responsible for 31.9% death, which equals to one of every three deaths in the United States. At the same year, 34% of deaths due to CVD occurred before the age of 75 years, about 4 years earlier than the actual average life expectancy.1 Among all CVD cases, CAD killed 379,559 Americans in 2010, about 50% of diseases mortality or 1 of every 6 deaths. Although the death rate related to CVD were declined up to 31% from 2000 to 2010, the burden of the diseases remains high.

CONCLUSION

The application of biodegradable metals for coronary stents constitutes a great potential to revolutionize the next treatment for coronary artery disease. As the diseased artery is fully recovered, there is no logical reason for the stent remains in the artery. And as the biodegradable metal stents disappear after fulfilling its mission, late stent thrombosis, impaired endothelialisation, and prolonged antiplatelet therapy are mostly unlikely. However, although the excitement of this field is high, especially in industry, one should recognise that the fact that the lack of correlation between in vitro and in vivo studies, as well as the limited number of in vivo and clinical studies reported in literature represent major limitations for the development of the field.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استنت های فلزی زیست تخریب پذیر: مروری بر موضوعات و مطالعات بالینی

Biodegradable Metal Stents: A Focused Review on Materials and Clinical Studies

منیزیم و پوکی استخوان: وضعیت فعلی دانش و دستورالعمل های آینده

Magnesium and Osteoporosis: Current State of Knowledge and Future Research Directions

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

منیزیم و پوکی استخوان: وضعیت فعلی دانش و دستورالعمل های آینده

Magnesium and Osteoporosis: Current State of Knowledge and Future Research Directions

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

میزان مس، روی و منیزیم در بیماران دیابت ملیتوس بدون وابستگی به انسولین

Copper, zinc, and magnesium levels in non-insulin dependent diabetes mellitus

خلاصه

مواد و روش ها

سنجش بدن

کنترل دیابت

نمونه های آزمایشگاهی

تخمین زدن فروکتوزامین سرم

تخمین های مس، روی، و منیزیم

روش های آماری

نتایج

سطوح منیزیم، روی و مسس

مباحث

نکات خلاصه

خلاصه

یک رابطه بین عناصر ردگیری و دیابت قندی گزارش شده است. این مطالعه نقش این رابطه در 83 بیکار با دیابت قندی غیر انسولینی (40 مرد و 43 زن) را بررسی کردند که میانگین مدت زمان ابتلا به دیابت در این افراد، 3.9 ± 3.6 سال بود. بیمارانی که مبتلا به نفروپاتی بودند از این مطالعه کنار گذاشته شدند. سی سوژه ی غیر دیابتی سالم نیز در این مطالعه برای تحلیل های مقایسه ای، مورد استفاده قرار گرفتند. سوژه ها در دسته های چاق و غیر چاق تقسیم بندی شدند. سوژه های دیابتی نیز در گروه های کنترل شده و کنترل نشده تقسیم بندی شدند ؛ گروه کنترل مبتنی بر اندازه گیری گلوکز خونی ناشتایی و سطح فروکتوزامین در خون، مشخص شد. مس ، روی و منیزیم موجود در پلاسما نیز با استفاده از طیف سنج جذبی دو اشعه ی اتمی از نوع GBC 902 مورد بررسی قرار گرفتند. سطح های روی در پلاسما و سطح منیزیم نیز بین افراد دیابتی و غیر دیابتی قابل مقایسه بود، در حالی که سطح مس به صورت محسوس در بیمارانی که به دیابت مبتلا بودند ( P<0.01) افزایش یافته بود. سن، جنسیت ، مدت زمان بیماری و کنترل دیابت هیچ تاثیری بر روی غلظت های مس، روی و یا منیزیم نداشت. ما به این نتیجه رسیدیم که سطح روی و منیزیم در بیماری دیابت قندی تغییر نمیکند، اما افزایش سطح روی در دیابت در مطالعه ی ما ، ممکن است نشان دهنده ی نیاز بیشتر برای بررسی رابطه ی بین مس و دیابت قندی غیر انسولینی را نشان دهد.

مباحث

عناصر ردگیری به عنوان یکی از موارد بسیار مهم برای سلامت بهینه، قبول شده اند. اهمیت بالینی این عناصر هنوز تا حدی چالش بر انگیز است. در میان عناصر ردگیری، مس و روی دارای اهمیت بسیار زیادی هستند. سطح مس مشخص شده که در بیماران IDDM افزایش پیدا میکند، در حالی که ترشح مس در ادرار تحت تاثیر دیابت قندی میباشد. مطالعه ی ما نشان داد که غلظت های مس به صورت محسوس در بیماران NIDDM نسبت به سوژه های غیر دیابتی ( P<0.01) بالاتر میباشد. در یک مطالعه که توسط Schileinger و همکارانش در مورد تاثیر دیابت بر روی عناصر ردگیری انجام شده بود، سطوح افزایش یافته از مس سرم خونی در بیماران مبتلا به IDDM و NIDDM شناسایی شد ؛ کنترل های قندی هیچ تاثیری بر روی سطح مس نداشت. این موضوع مطابق با مطالعه ی ما میباشد، با وجود این که یک مطالعه ی دیگر نتوانست هیچ رابطه ای بین این دو مورد را شناسایی کند. افزایش در سطح مس همچنین نشان دهنده ی یکی دیگر از عوامل برای آتروژنسیت میباشد.

Summary

A relationship has been reported between trace elements and diabetes mellitus. This study evaluated the role of such a relationship in 83 patients with non-insulin dependent diabetes mellitus (40 men and 43 women), with a mean duration of diabetes of 3.9 ± 3.6 years. Patients with nephropathy were excluded. Thirty healthy nondiabetic subjects were studied for comparative analysis. Subjects were subdivided into obese and non-obese. Diabetic subjects were also subdivided into controlied and uncontrolled groups; control was based on fasting blood glucose and serum fructosamine levels. Plasma copper, zinc and magnesium levels were analysed using a GBC 902 double beam atomic absorption spectrophotometer. Plasma zinc and magnesium levels were comparable between diabetic and nondiabetic subjects, while copper levels were significantly elevated (p<0.01) in diabetic patients. Age, sex, duration and control of diabetes did not influence copper, zinc, or magnesium concentrations. We conclude that zinc and magnesium levels are not altered in diabetes mellitus, but the increased copper levels found in diabetics in our study may merit further investigation of the relationship between copper and non-insulin dependent diabetes mellitus.

Discussion

Trace elements have long been accepted as essential for optimum health.’ The clinical significance of trace elements is still somewhat controversial, however. Among the trace elements, copper and zinc are of particular interest.”9 20 Copper levels have been found to be elevated in IDDM subjects, while urinary excretion of copper has been found to be affected by diabetes mellitus.” 22 Our study showed that copper concentrations were significantly higher in NIDDM patients than non-diabetic subjects (p<0.01). In a study by Schlienger et al on the effect of diabetes on trace elements, elevated levels of serum copper were found in patients with IDDM and NIDDM; glycaemic control did not affect copper levels.23 This is consistent with our study, although another study failed to identify any such a relationship.4 Increases in copper levels have also been implicated as an additional factor for atherogenicity.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

میزان مس، روی و منیزیم در بیماران دیابت ملیتوس بدون وابستگی به انسولین

Copper, zinc, and magnesium levels in non-insulin dependent diabetes mellitus

وابستگی ساختار منحنی درخشندگی به غلظت مواد تغلیظ در LiF: منیزیم، مس، سدیم، سیلیس، فسفر

Dependence Of Glow Curve Structure On The Concentration Of Dopants In Lif:Mg,Cu,Na,Si Phosphor

Abstract

The dependence of dopants concentration on glow curve structure of newly developed LiF:Mg,Cu,Na,Si phosphor has been investigated. LiF samples with different dopants concentration were prepared by varying the concentrations of Mg (0– 1.0 mol%), Cu (0–1.0 mol%) and NaSi (0–2.4 mol%) and their glow curve shapes were analysed after 137Cs g irradiation. The intensity of the main peak has a strong influence on Mg concentration. The intensity of the high temperature peak tends to be reduced with increasing Cu concentration; Cu inhibits the growth of the high temperature peak. NaSi was an effective dopant to obtain the high intensity of the low temperature peak and main peak. The optimum composition of dopants was found to be Mg 0.6 mol%, Cu 0.8 mol% and NaSi 1.8 mol%. This phosphor has about two times higher sensitivity than that of LiF:Mg,Cu,P.

1 Introduction

A new TL material, LiF:Mg,Cu,Na,Si phosphor with high sensitivity and good fading characteristics was developed by Doh et al (1,2). LiF:Mg,Cu,Na,Si has a similar glow curve shape to LiF:Mg,Cu,P, but the relative TL sensitivity of LiF:Mg,Cu,Na,Si is higher by about 2 times than that of LiF:Mg,Cu,P(3). Hence it can be used for the measurement of low doses effectively, but the glow curve structure and the dosimetric characteristics are not yet well known. Doh et al (1) had selected the dopants composition of LiF:Mg,Cu,Na,Si phosphor, but this was not an optimum composition because Mg and Cu contents were determined by varying the two concentrations simultaneously.

In the present work the effects of individual dopants (Mg, Cu, NaSi) in LiF:Mg,Cu,Na,Si phosphor have been investigated by analysis of the glow curve structures and the TL intensities as a function of dopants concentration. The optimum dopants composition for this material having the maximum TL intensity has been also determined.

مطالعه مقایسه ویژگی های جذب سطحی نانوذرات منیزیم اکسید و نانوکامپوزیت روی اکسید-منیزیم اکسید برای حذف آنتی بیوتیک لینزولید از محلول آبی با استفاده از روش پاسخ سطح

Comparison studies of adsorption properties of MgO nanoparticles and ZnO–MgO nanocomposites for linezolid antibiotic removal from aqueous solution using response surface methodology

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه مقایسه ویژگی های جذب سطحی نانوذرات منیزیم اکسید و نانوکامپوزیت روی اکسید-منیزیم اکسید برای حذف آنتی بیوتیک لینزولید از محلول آبی با استفاده از روش پاسخ سطح

Comparison studies of adsorption properties of MgO nanoparticles and ZnO–MgO nanocomposites for linezolid antibiotic removal from aqueous solution using response surface methodology

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

الکترولس Ni-P بر روی آلیاژ منیزیم (Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr)با فرایند عملیات حرارتی جدید

Electroless Ni-P plating on Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr magnesium alloy with a new pretreatment process

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

الکترولس Ni-P بر روی آلیاژ منیزیم (Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr)با فرایند عملیات حرارتی جدید

Electroless Ni-P plating on Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr magnesium alloy with a new pretreatment process

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.