材料及製造程序 申論題歷屆試題與參考架構
高考三級，民國 103～112 年共 5 份試卷、27 題，其中 27 題附參考答題架構。考這一科的類科：工業設計。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
112 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
設計一款手提電腦包時，需要考慮材料的輕量性和防護性。請列舉不同材料的應用評估，並解釋為什麼選擇特定材料。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
手提電腦包的材料選用是「輕量化」與「防護性」互相拉扯的取捨問題。作答方向：先訂出評估指標，再依外層面料、結構防護層、內襯緩衝、五金配件四個層次分別舉材料比較，最後明確寫出選擇結果與取捨理由。
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- 2
請 詳 細 描 述 金 屬 材 料 的 熱 處 理 技 術 ， 包 括 淬 火 （ Quenching ）、 退 火（Annealing）和回火（Tempering） ，以及其在材料性能上的影響。 （20分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考鋼鐵的三大基本熱處理。作答核心是把「加熱溫度—持溫—冷卻速率」與「組織變化」綁在一起講，再連結到硬度、強度、韌性與殘留應力，最後說明三者在實務上常以淬火加回火（調質）成組使用。
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- 3
詳細描述可使用那些非傳統加工方法（Nontraditional Machining Processes）對複合材料（Composite）進行切削加工。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
纖維強化複合材料為非均質、異向性且含高硬度纖維，傳統切削易造成刀具急速磨耗與分層。作答應先點出傳統加工的困難，再依能量形式分類非傳統加工法，逐一說明原理與對複合材料的適用性，最後比較選用並提出品質對策。
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- 4
解釋鍛造製程的原理和適用性，並描述鍛造的製造流程。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
鍛造是以壓縮力使金屬在塑性區產生塑性流動而成形的大量生產製程，特色是組織緻密並產生連續的鍛造流線，因此強度與疲勞性能優於鑄造與單純切削。作答宜分成原理、適用性（含與其他製程比較）、製造流程三大塊，並補設計注意事項。
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- 5
詳細描述產品材料回收系統中的回收流程，包括回收材料的收集、處理和再利用或再製造等步驟。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
產品材料回收系統是逆向物流加上分選與再生的整體機制。作答應先建立廢棄物管理階層（減量、再使用、再製造、材料回收、能源回收、最終處置）的觀念架構，再依題目指定的「收集—處理—再利用或再製造」三階段逐段展開，最後回到設計端與績效評估，呼應循環經濟。
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109 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請分項依序說明PC、PA、POM三種工程塑膠的中文名稱、材質特性（列舉優缺點各一項）及其相關應用範圍（列舉兩例） 。（20分）
（20 分）
- 2
請分別說明鋁合金材料應用陽極氧化處理的加工原理、氧化膜特性及應用範圍。（25分）
（25 分）
- 3
（一）請分別說明闊葉樹、針葉樹的木材材質特性及其常見樹種（各列舉一例）。（5分）
（二）請說明夾板（Plywood）的製造原理及其材質特性（列舉優缺點各一項） 。（10分）
（三）請說明曲木（Wood-bending）加工的成型原理與其應用於家具設計之經典案例（列舉一例） 。（10分）
（25 分）
- 4
（一）請分五階段依序說明快速成型（Rapid Prototyping, RP）系統相關製造程序的重要步驟與其內容。（15分）
（二）請分別說明SLS、SLA、FDM三大類快速成型系統的中文名稱、材料形態與成型技術原理。 （15分）
（30 分）
108 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
（一）金屬抽線過程須適當退火（annealing） ，其目的何在？金屬材料經過退火之後，內部組織會經歷那些變化？在退火過程中，金屬材料的強度、延展性、硬度及電阻有何變化？（20 分）
（二）為何銀線在抽線過程，相較於銅線及金線，其材料內部較易形成退火孿晶（annealing twin）？（10 分）
（30 分）
- 2
（一）軟銲（soldering）與硬銲（brazing）有何區別？（10 分）
（二）請就軟銲與硬銲的填料與接合材料種類，分別各舉一個工程應用實例說明。（10 分）
（20 分）
- 3
請比較說明熱塑型塑膠與熱固型塑膠的熱加工特性與高分子鏈的結合力差異。（10 分）
（10 分）
- 4
（一）請比較 SAE 430、304 與 316 不銹鋼的合金組成與耐蝕性。（10 分）
（二） 304 不銹鋼在銲接時很容易發生敏化（sensitization）破壞，請說明其破損機制及其防治方法。（10 分）
（20 分）
- 5
何謂智慧製造？對材料製造產業有何改善效益？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
智慧製造是以物聯網、大數據、人工智慧等數位技術，使生產系統能感知、分析、決策與自我調整，作答先下定義與核心技術，再針對「材料製造產業」具體談效益，避免泛泛而論。
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107 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
複合材料具有許多特殊之性質，因此被廣為運用，請說明複合材料之定義並列舉三種日常生活中的複合材料。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
複合材料是由兩種以上性質不同的材料組合，保留各自相並截長補短，得到單一材料達不到的性能。作答先下精確定義與組成，再分類，最後舉三例並說明各自的基材與強化材。
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- 2
材料之回收是人類在地球上永續經營的重要一環，全球各地無不竭盡所能努力發展相關之回收技術，以重新利用許許多多過去只能被廢棄的物資。而在我們的日常生活當中，處處可見可回收再利用之物品，請列舉其中 5 種可以回收（recyclable）的日常物品。（20 分）
（20 分）
- 3
黏著劑（adhesive）在傳統產業及高科技產業是一不可或缺之關鍵材料，根據材質，黏著劑可以是熱固性（thermosetting）、熱塑性（thermoplastic）以及彈性體（elastomeric）黏著劑。
（一）請說明熱固性、熱塑性以及彈性體之定義。（15 分）
（二）請列舉上述三大類中每一大類各二種黏著劑材料。（15 分）
（30 分）
參考架構・破題
三類黏著劑的分類依據是高分子材料受熱行為與彈性：熱固性靠交聯固化、熱塑性靠受熱熔融冷卻固化、彈性體具橡膠彈性。第（一）題寫定義與特性，第（二）題每類舉兩種材料並附用途。
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- 4
每天都有許多各種可再利用之物資或物品被人們以不同之技術回收，其中鐵類金屬（ferrous metal）是目前回收最大宗的材料之一，請列舉 2 種回收鐵類金屬之技術名稱。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
鐵類金屬（鋼、鑄鐵）具強磁性，回收流程的核心是「先破碎、再以磁性分選、最後重熔精煉」。題目只要求列舉兩種技術名稱，但 10 分題宜簡述原理與用途，才能拿滿分。
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- 5
高分子（或通稱塑膠）產品有許多不同的製造技術，請說明其中任兩種製造技術。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
塑膠成形技術依材料性質（熱塑性／熱固性）與產品形狀（實心件、中空件、片材、連續型材）選擇。作答時任選兩種，各寫原理、流程、設備、適用材料、產品實例與優缺點，20 分題兩段應等量鋪陳。
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103 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明高分子材料的冷卻凝固過程中，冷卻速率與最後材料之結晶度的關係。（10 分）
（10 分）
- 2
高分子材料一般均具有 15%~80%之結晶（Crystallization），請說明高分子材料之結晶行為及其分子鏈排列。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
高分子鏈很長且易纏結，無法像金屬一樣完全結晶，因此呈「半結晶」結構：規則排列的結晶區與無序的非晶區並存。作答要說明分子鏈如何摺疊成片晶、片晶如何組成球晶，以及影響結晶度的因素。
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- 3
請解釋以下之塑膠加工程序：（15 分）
A. 擠壓成形（Extrusion）
B. 紡絲加工（Melt Spinning）
C. 旋轉成形（Rotational Molding）
（15 分）
參考架構・破題
三種皆為熱塑性塑膠的成形法：擠壓成形產出連續等截面型材、紡絲加工產出纖維、旋轉成形產出大型中空件。每小題 5 分，宜寫原理、流程、設備重點、產品實例與優缺點。
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- 4
金屬材料在常溫加工時，隨加工程度之增加材料會逐漸變硬而增加強度，此種現象稱為加工硬化（Work hardening）。請解釋加工硬化的形成原因。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
加工硬化（應變硬化）的本質是「差排增殖與差排互相阻礙」：塑性變形靠差排滑移進行，變形越多差排密度越高，彼此纏結使後續滑移需要更大應力，因此強度、硬度上升而延性下降。
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- 5
請說明解釋金屬與塑膠材料的潛變（Creep）行為差異。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
潛變是材料在固定應力下隨時間持續變形的現象。關鍵差異在「溫度尺度」：金屬多在約 0.4 倍熔點（絕對溫度）以上才明顯，塑膠因 Tg 低、具黏彈性，常溫即會潛變，且機構不同。
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- 6
某金屬粉末在燒結過程的收縮率為 4%，若希望燒結後金屬之密度可達理論值之95%，則燒結前所使用之生坯（Green Compact）之密度應為多少？（假設燒結過程中之質量改變可以被忽略）。（15 分）
（15 分）
- 7
請列舉三種量測材料硬度的方法並說明之。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
硬度是材料抵抗局部塑性變形（壓痕）的能力，最常見的是以壓痕法測定。建議選布氏、洛氏、維氏三種，各寫壓痕器、荷重、計算方式、適用材料與優缺點，最後補充其他方法。
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- 8
常見的不銹鋼有 AISI304 及 316，而醫療用不銹鋼為 316L，請說明這三者的成分差異。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
三者都是沃斯田鐵系（300 系）不銹鋼，基本成分為 Fe-Cr-Ni。差異在於：316 比 304 多加鉬（Mo）並提高鎳，強化耐孔蝕；316L 則是 316 的低碳版，降低敏化與晶界腐蝕，因此用於醫療植入與器材。
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題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。