高温均质化热处理是热膨胀测试的先决条件，因为它消除了铸态难熔合金固有的结构和化学不一致性。通过消除枝晶偏析和缓解内部残余应力，该过程确保测试结果反映材料的真实性能，而不是制造过程的伪影。
核心要点：为了获得稳定的热膨胀系数（CTE），合金必须在化学和机械上均匀。均质化中和了铸造过程的“历史”，最大限度地减少了滞后，并揭示了准确涂层设计和系统集成所需的内在热物理参数。
处理铸态微观结构
消除枝晶偏析
难熔合金的凝固方式会产生化学不均匀性，称为枝晶偏析。
在铸造过程中，不同元素在不同时间凝固，导致微观结构中的成分不均匀。均质化促进化学成分的扩散，平滑这些梯度，形成均匀的材料。
缓解内部残余应力
铸造过程中的快速或不均匀冷却速率会将内部残余应力锁定在合金中。
如果在热膨胀测试期间存在这些应力，它们会在材料加热时释放或导致其变形。这种变形会干扰测量，产生将热膨胀与应力释放混淆的数据。
改变碳化物形态
除了化学平衡之外，沉淀物的物理结构也很重要。
在高温（例如 900°C）下保持材料，可以使不规则碳化物发生形态转变或部分溶解。这确保了合金中的硬相不会不可预测地影响膨胀行为。
实现数据稳定性和准确性
建立稳定的 CTE
测试的主要目标是确定合金的热膨胀系数（CTE）。
没有均质化，CTE 可能会由于上述微观结构的移动而波动。均质化样品表现出稳定的 CTE，为工程应用提供了可靠的基准。
最小化滞后回线
热膨胀测试通常会显示一个“滞后回线”，即材料在加热过程中的膨胀路径与在冷却过程中的收缩路径不同。
较大的回线表明测试期间存在结构不稳定或相变。均质化最大限度地减少了这种滞后，证实了材料是稳定的，并且测量结果是可重复的。
环境控制和权衡
真空环境的关键作用
仅仅加热材料是不够的；必须控制环境以防止退化。
使用高温真空炉可防止合金吸收氧气、氮气和氢气等杂质气体。防止这种吸收对于避免材料脆化至关重要，这会扭曲机械数据并可能损坏样品。
跳过处理的权衡
试图通过跳过均质化来节省时间，得到的数据代表的是铸造过程，而不是材料本身。
这种“虚假”数据会在设计涂层或匹配零件时产生脱节。如果您根据铸态膨胀数据设计系统，实际组件（最终在服役中会均质化）可能会因热失配而失效。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的热膨胀数据能有效指导您的工程决策，请将以下上下文应用于您的测试规程：
- 如果您的主要关注点是涂层设计：您必须进行均质化处理，以确定基材的内在热物理参数，确保涂层在热负荷下不会分层。
- 如果您的主要关注点是系统集成：您需要一个稳定的 CTE 来精确预测组件在工作温度下的配合情况；非均质化数据会导致公差错误。
- 如果您的主要关注点是材料加工：您应该监测滞后回线；最小化的回线证实了您的热处理循环成功稳定了合金的微观结构。
准确的材料表征始于均匀、无应力的样品；没有均质化，您测量的是缺陷，而不是合金。
总结表：
| 受影响的因素 | 铸态材料状态 | 均质化后的益处 |
|---|---|---|
| 化学成分 | 枝晶偏析/不均匀 | 均匀的元素扩散 |
| 内部应力 | 高残余冷却应力 | 无应力、稳定的结构 |
| 碳化物形态 | 不规则沉淀物 | 受控的形态转变 |
| 数据可靠性 | 滞后和波动的 CTE | 稳定的 CTE 和最小化的滞后回线 |
| 结构完整性 | 脆化风险 | 受保护（通过真空环境） |
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参考文献
- High-Temperature Oxidation and Thermal Expansion Behavior of NbTi–X (X = 5Co, 10Cr, 10Ni, 10CoCrNi) Refractory Medium Entropy Alloys. DOI: 10.1007/s11661-025-07911-4
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
