Tangerine John

大同大學99學年度第2學期期末考試題

科目代號：T2132
科目名稱：材料實驗(二)
班級：T2
座號：
姓名：
註：本次考試不可參考任何書籍及筆記，可查字典及使用計算機。
2011.06.13

1.碳鋼之熱處理
(1)試簡述為何過共析鋼之沃斯田鐵化溫度不在Accm以上實施？(10%)
Ans：

(2)中碳鋼經淬火(quench)及回火(temper)後之硬度變化為何，為什麼？(10%)
Ans：淬火可以使Austenite狀態因急冷而變態成Martensite，其(fresh martensite)組織極硬。回火目的是消除淬火石產生的熱應力與變態應力，其(tempered martensite)硬度稍小於淬火後的硬度。

2.陶瓷粉體、粉坯體及燒結體密度之測試
(1)參考實驗之燒成曲線，試述高溫爐(K9爐)程式控制之操作步驟(即高溫爐之操作步驟)。
Ans：第一段溫度(例如：攝氏400度)→升至第一段溫度所需時間(公式為(400-RT)/5 )→第一段持續時間→第一段功率→以此類推有四段(最多八段)。

(2)簡述阿基米得密度測試方法。(可參考實驗步驟而進行描述)
Ans：主要是測量燒結物在水中重量和一般重量的差異，來推得燒結體的密度。首先將燒結體放在攝氏150度的烘箱中加熱，使孔隙中的水完全蒸發，以精密精密天秤重為w。再將去離子水置入玻璃燒杯中，放在hot plate上煮沸，放入燒結體再煮沸30分鐘，要使燒結體懸浮在水中，誤觸碰到燒杯，使水侵入燒結體之開口孔隙(open pores)。然後停止加熱，在水中冷卻60分鐘(此乃簡化方法)。(註：根據ASTM C373，此法應在煮沸水中加入5小時，然後冷卻24小時。)
燒結體在水中重量為T。
從水中取出，擦乾表面水分後，秤重為A。

Ture volume(不含open&close pore的樣品體積)
V_tr=w/ρ_th

Apparent volume(含close pore，不含open pore的樣品體積)
V_ap=V_tr+V_cp=(w-T)/ ρ_water 

Closed pore總體積 
V_cp = V_ap- V_tr 

Open pore總體積 
V_op=(A- w)/ ρ_water 

Bulk volume(含close&open pore的樣品體積)
V_b=V_tr+V_cp+V_op =(A- T)/ ρ_water 

Open porosity 
P_o = V_op/ V_b*100% 

Close porosity 
P_c= V_cp/ V_b*100% 

Bulk dencity 
ρ_b= w/ V_b 

Apparent dencity 
ρ_ap= w/ V_ap 

Ture dencity 
ρ_tr= w/ V_ap 

Relative dencity 
ρ_r= V_tr/ V_b*100%=(ρ_b/ρ_th) *100% 



3.電化學實驗
(1)於電鍍過程中，造成過電壓(over potential)的四個原因為何？
Ans：
1.濃度過電壓（concentration overvoltage）：是由於電極表面附近的離子濃度與溶液內部(bulk)的離子濃度不同所造成。因電鍍時，接近電極的金屬離子濃度係溶液內部的濃度所致。當外加電壓漸增，還原速率一值增加，最後電極附近離子濃度為零，而金屬離子因濃度差會由溶液內部擴散到電極附近的速率不及離子被還原的速率，金屬離子一到陰極附近即被還原析出。此時家更大的電壓也不會使電流增大，電流達一極限值，稱為極限電流（limiting current）。濃度過電壓的現象可以升高溫度，增加濃度或利用機械攪拌來增加金屬離子由溶液內部遷移到電極表面之速率來加以消除。 
2.活化過壓（activation overvoltage）：存在於每一種反應，是由於有反應活化能存在所致。在電鍍反應中，金屬離子必需排開包圍的水和分子或其他負離子才能達陰極產生反應。為克服此能障需加一過電壓，稱為活化過電壓，η為註腳。 
3.溶液電阻過電壓（ohmic overvoltage）：是因為溶液本身具有電阻，當通入電流i時，即有iR的電壓降。可提高溶液溫度及提高離子濃度來減少電阻。 
4.電極表面鈍化過電壓（electrode passive overvoltage）：是在電鍍反應時，電極表面形成鈍化模阻礙電解的進一步發生。可加入活化劑將此鈍化膜除去。 

(2)請繪出典型極化曲線，從此圖形如何決定腐蝕電流密度和腐蝕電位？
Ans：


4.高分子材料之製備與分析
(1)(a)應變率的變化對高分子機械特性有何影響？(5%)
Ans：

(1)(b)若所測得之光譜圖，其吸收峰都過強，代表何意義，應該如何？(5%)
Ans：

(2)(a)試繪出各種不同性質高分子延伸時之S-S曲線圖，並說明之。(5%)
Ans：

(2)(b)如何由Spectrum判斷其特性吸收率(5%)
Ans：

5.薄膜製程實驗
選擇題
(1)旋轉圖佈是利用高速旋轉借離心力將欲鍍原料均勻旋轉圖佈於試片表面。而影響試片厚度的四個作用力何者為非：(A)溶劑本身是否帶有極性(B)鍍液所受的離心力(C)鍍液本身的黏滯性(D)基材表面與鍍液的附著力 (3%)
Ans：(A)

是非題
(2)化學氣相沉積法(CVD)是利用薄膜之材料其氣體化合物在高溫或經電磁輻射由熱分解或(及)化學反應生成膜之固體物質而沉積在基板上的一種長膜方法。(3%)
Ans：是

(3)Sputtering的工作壓力通常落在超高真空(Ultra-high vacuum,10^-7~torr)範圍內。(3%)
Ans：

(4)電漿是一團帶電荷的氣體分子，並且其中的正電荷(通常為正離子)和負電荷(通常為電子)總數約略相等，整體呈電中性。通常被激發成電漿態的氣體除了這兩種帶電荷粒子之外，還有若干激動狀態的中性氣體分子。(3%)
Ans：

(5)Normal glow discharge是指陰極表面單位面積的二次電子釋放率增加，使得電流和電壓呈一近似線性。(3%)
Ans：

簡答題
(6)請簡述兩點探針和四點探針在量測上的差異？(5%)
Ans：