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地特三等申論題 105年 [機械工程] 機械製造學(包括機械材料)

第 一 題

📖 題組:
五、在兩種金屬所組成的合金平衡圖中,其合金受到加熱或冷卻而有以下各種固液兩相反應,請分別說明:(每小題5分,共20分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

共晶反應(eutectic reaction)

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看到「共晶反應」,應立刻聯想到合金相圖中「一個液相同時析出兩個固相」的恆溫反應。作答時務必寫出標準反應式(L ⇌ α + β),並補充其組織特徵(如層狀結構)與實例(如鐵碳相圖的萊氏體或鉛錫合金)以穩拿分數。

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「共晶反應(eutectic reaction)」指兩種金屬組成的合金在液態冷卻過程中,於特定溫度(共晶溫度)與特定成分(共晶成分)下,一個液相恆溫同時結晶析出兩種不同固相的反應。 其特徵與重點包含: (1) 反應式:L ⇌ α + β(L表液相,α、β表不同的固相;冷卻向右,加熱向左)。

小題 (二)

包晶反應(peritectic reaction)

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看到合金平衡圖的相變化反應,首要任務是寫出「反應通式(相態變化)」,接著用文字解釋其「定義與微觀特徵」,最後一定要舉出「經典實例(如鐵碳相圖)」來佐證,這樣能在5分的簡答題中穩拿滿分。

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「包晶反應 (peritectic reaction)」指在二元合金系統中,於特定溫度(包晶溫度)與成分下,一個液相與一個固相發生恆溫可逆反應,共同生成另一個全新的單一固相之過程。 主要特徵與內容包含: (1) 反應通式:冷卻時,液相 (L) + 固相 α → 固相 β。(加熱時則反應方向相反)

小題 (三)

偏晶反應(monotectic reaction)

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看到「偏晶反應」,應立即聯想其核心反應通式(L1 → 固相 + L2)。作答時務必寫出相變方程式,並點出其發生在具「液態不互溶」特性的合金系統中,若能舉出實例(如Cu-Pb合金)更能確保拿下完整分數。

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【破題】 偏晶反應(Monotectic reaction)是指在二元合金系統中,單一液相在冷卻至特定溫度時,同時恆溫分解成一種固相與另一種新液相的相變過程。 【論述】

小題 (四)

重熔反應(remelting reaction)

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看到「重熔反應」(又稱逆熔反應,metatectic reaction),應聯想到相圖中較為罕見的「冷卻時固相反而析出液相」之現象。作答時務必列出標準反應方程式(固相1 → 固相2 + 液相),並點出其與一般冷卻凝固相反的特殊性即可拿滿5分。

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「重熔反應」(Remelting reaction,又常被稱為逆熔反應 Metatectic reaction / Catatectic reaction)是指在合金平衡圖中,某一單一固相在冷卻降溫至特定恆溫時,分解轉變為另一種新固相與液相的反應。 特徵包含: (1) 反應方程式:固相 $S_1 \xrightleftharpoons[\text{加熱}]{\text{冷卻}}$ 固相 $S_2$ + 液相 $L$。

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