申論 1差排（dislocation）運動與材料的形變及機械性質有關：㈠請完整推導材料的應變速率與差排移動速度的關係式，即Orowan equation。（15 分）㈡固溶體中，溶質原子與差排的互動會對差排運動產生怎樣的影響？（10 分）㈢Hall-Petch equation 指出材料晶粒尺寸與材料強度的關係，請寫出Hall-Petch equation 並解釋其機制。（10 分）
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申論 2原子擴散是材料混合以及均質化的基礎：（每小題10 分，共20 分）㈠請說明原子擴散的四大機制，並指出那一項機制為固體擴散的主要機制並解釋原因。㈡請分別說明在常溫以及高溫下，多晶材料內部的原子擴散路徑為何？
申論 3材料熱處理程序對於材料的性質會有決定性影響：（每小題10 分，共30 分）㈠請說明如何透過退火熱處理獲得細緻的晶粒尺寸。㈡請從成核成長的理論，說明「時效熱處理溫度」與「最佳化時效時間」的關係。㈢請說明如何獲得強度與韌性相對高的共析鋼。
申論 4㈠請解釋材料疲勞破壞的機制。（10 分）㈡添加氧化鋯強化顆粒如何提高材料的疲勞強度？（5 分）