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109年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
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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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
36640
頁次：
1
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1
一、寫出室溫下晶體結構為BCC的金屬元素四個，晶體結構為FCC的金屬元
素三個，晶體結構為HCP的金屬元素三個。（10分）
舉例說明擾動性和永久性二次鍵結（fluctuating and permanent secondary
bonds）之間的差異（來源和強度）。（5分）
如何利用光學顯微鏡來觀察材料的微結構？（5分）
二、說明雙晶（twinning）變形機制及滑動（slip）變形機制的差異點。（10分）
擴散率（diffusivity）大小取決於5個變量，說明這些變量如何影響擴散率？
（10分）
三、說明亞共析（hypo-eutectoid）碳鋼完全退火、製程退火、正常化、淬火、回
火（full annealing, process annealing, normalizing, quenching, and tempering）
熱處理的步驟與目的。（20分）
四、說明強化玻璃（tempered glass）的熱處理步驟與強化原理。（10分）
一個層狀複合材料，由一層強化材（彈性模數Er）與一層基材（彈性模
數Em）交錯累加而成，強化材體積比為f，假設複合材料沒有孔洞且界
面鍵結足以承受應力，證明此複合材料平行層狀與垂直層狀的彈性模
數(Ec)分別為Ec=fEr+ (1 f)Em與1/Ec=f(1/Er) + (1 f)(1/Em)。（10分）
五、4340合金鋼板承受400 MPa的拉伸應力，而此材料的斷裂韌性KIC為
60.4 MPam1/2，確保板在靜態負荷條件下（假設幾何常數Y = 1）不會失
效，則臨界裂隙長度為何？換成7178鋁合金（KIC為23.1 MPam1/2），則
臨界裂隙長度又為何？（10分）
如何得到疲勞S-N曲線（fatigue stress vs. number of cycles）？繪圖並說
明碳鋼與鋁合金的S-N曲線有何不同。（10分）