107年 - 107 高考三級材料科學與工程#70934

科目：材料科學與工程 | 年份：107年 | 選擇題數：0 | 申論題數：20

試卷資訊

所屬科目：材料科學與工程

選擇題 (0)

申論題 (20)

⑴螺旋差排（screw dislocation）與刃差排（edge dislocation）兩種差排，其柏格斯向量（Burgers vector）與差排線（dislocation line）皆是相互垂直的。

⑵ 為提升金屬材料的強度，通常採用晶粒細化（ grain refinement ）、固溶強化（solid-solution strengthening）及應變強化（strain hardening）方式，這些強化方式皆與差排移動無關。

⑶金屬材料在進行同一條件的加工與退火（annealing）時，純金屬會比合金來得容易得到晶粒細化的效果。

⑷純金屬的再結晶溫度（recrystallization temperature）會比添加合金元素後之合金的再結晶溫度來得高。

⑸奈米材料的奈米晶粒在高溫下會晶粒成長（grain growth），主要是因為晶粒過小沒有差排之故。

⑴低碳鋼比中碳鋼較容易以熱處理方式進行改質強化。

⑵低合金鋼（low-alloy steel）通常添加多種合金元素，如：銅、鎳、鉬等，但是其合金元素的總量不會超過 5 wt.%；且其強度不會因為熱處理而增加。

⑶不銹鋼之所以不易生銹是因為含有大量的鎳元素，且具有磁性。

⑷鋼鐵材料的正常化（normalizing）是在加工前所做的熱處理，且是在臨界溫度（critical temperatures, A3 or Acm）以下的溫度進行，其目的是消除材料的內應力。

⑸鋼鐵材料在含水的潮濕環境中，這環境不論是一般的水或是非常純淨的水，皆會產生一次性的氧化反應而生成 Fe2O3，也就是鐵生銹的來源。

⑹陰極防護（cathodic protection）中，試舉例說明兩種常用在鋼鐵材料防範腐蝕的方式與其實施原理。

⑴試問為何於浮製法（float process）製造薄平板玻璃（sheet glass）時，通常會需要使用液態錫（liquid tin），其目的為何？（4 分）

⑵對玻璃製造加工而言，試以黏度（viscosity）來定義熔點溫度（melting point）與加工溫度（working point）。（4 分）

⑶以矽為例，說明 n-型半導體的形成原理與製作方式。（6 分）

⑷試以多晶矽太陽能電池為例，以簡圖解釋如何由形成 p-n 接面（p-n junction）、電子與電洞等現象來產生電流，簡圖中需要標示出光子、p-n 接面、電子、電洞及電流等之相關位置與方向。（6 分）

⑴ 那幾種或是那一種成分的合金材料可以實行有效的析出硬化（ precipitation hardening）；又稱時效硬化（aging hardening）？需說明原因。（3 分）

⑵於實行析出硬化時，需要進行那些熱處理的程序？例如說明應升溫至多少℃以上等細節，並以溫度－時間圖（temperature-versus-time plot）標示出這些程序，也需說明每一程序的實施原因。（7 分）

⑴若有金屬、高分子、陶瓷三種材料，這三種應力－應變曲線應會分屬那一種材料，請說明原因。

⑵以[B]應力－應變曲線為例，請說明為何材料降伏（yielding）後，應力仍會持續上升再下降的原因。

⑶在這三種應力－應變曲線所對應的材料中，那一種材料可以採用熱處理方式達到晶粒細化（grain refinement）的目的？請說明其原因與進行的方式。