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]、[121]、[123] 方向與(101)、(111)平面,若 此為 FCC 晶格,其原子半徑為 0.128 nm,試計算[121]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 D
0
= 2.0 × 10−5
m2
/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 C
C C C
o s
x
s
=−
− 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 t = + ; t = + 。(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)