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107年公務人員高等考試三級考試試題 代號：37140 全一頁
類科： 材料工程
科目： 材料科學導論
考試時間： 2 小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目得以本國文字或英文作答。
（請接背面）
一、試述離子、共價、金屬、凡德瓦爾四種鍵結的來源，並說明這四種鍵結固體在機械
性質與導電性質方面的差異。（20 分）
二、
在單位晶包（unit cell）中畫出 [110]、[12
1]、[123
] 方向與(101)、(1
11)平面，若
此為 FCC 晶格，其原子半徑為 0.128 nm，試計算[12
1]方向的原子線密度與(101)
平面的原子面密度。（10 分）
證明 X-光繞射 BCC 晶體粉末角度最小的第一個繞射峰是{110}平面，而 FCC 晶體
粉末角度最小的第一個繞射峰是{111}平面。（10 分）
三、
畫出晶格中的刃差排與螺旋差排示意圖，並在圖上標出如何找出兩者之布格向量
（Burger’s vectors）。（10 分）
計算 930℃下，碳原子在 FCC（γ）鐵的擴散係數 D，假設其 D0 = 2.0 × 10−5 m 2/s，
Q = 142 kJ/mol，R = 8.314 J/mol⋅K。對一 1020 碳鋼齒輪在 930℃進行氣體滲碳（表
面碳含量為 1.2 wt%），需要多少分鐘才可以在表面下 0.4 mm 得到 0.6 wt% 的碳
含量？（10 分）
（使用費克（Fick）第二定律的解： )
2
(erf Dt
x
CC CC
os
xs =
−
−與下列誤差函數對照表。）
四、畫圖並說明共析（eutectoid）成分之普通碳鋼的波來鐵、麻田鐵、變韌鐵、回火麻田
鐵（pearlite, martensite, bainite, and tempered martensite）的微結構，並說明如何得到
這些微結構與比較這四種微結構的硬度與延展性。（20 分）
五、
定義工程應力
σ
、工程應變
ε
、真應力
σ
t、真應變
ε
t，並證明在均勻應變範圍時，
)1(ln)1(
ε
ε
ε
σ
σ
+=+= tt ；。（10 分）
繪圖說明疲勞斷裂面的特徵，並論述如何增進耐疲勞能力。（10 分）