彈性模量是依晶體的方向而改變的。多晶體中彈性模量不依方向而改變,其量可用單晶體的彈性模量取平均值的方法計算出來。立方晶系的多數金屬單晶體,其[111] 晶向的彈性模量值最大,而沿[100] 晶向的彈性模量最小。最大切變模量G沿[100] 晶向,最小切變模量沿[111] 晶向,如下圖1所示。
圖1 彈性模量的各向異性
如果通過冷變形(冷軋、冷拉、冷壓、扭轉),且冷形變量很大時,由于織構的形成,將導致金屬與合金彈性模量的各向異性。經冷加工變形的金屬與合金,在高于再結晶溫度退火時,會產生再結晶織構,這時材料的性能也會出現各向異性,圖下圖2所示。
圖2冷變形對黃銅和錫青銅彈性影響
定向結晶工藝研究結果表明,定向凝固的金屬與合金的彈性性能表現出各向異性。下圖給出了K3鎳基鑄造高溫合金和定向凝固的合金的高溫彈性模量E、G值。一般情況下,鑄造K3合金在常溫下的彈性模量E=194.73GPa,而沿[100]方向定向凝固K3合金的彈性模量E=126.40GPa??梢?,定向凝固方向合金的彈性模量E比鑄態合金E值低1/3左右。試驗結果還指出,垂直于[100]方向定向凝固K3合金的切變模量G也比鑄態K3合金低,見下圖3所示。
圖3 定向凝固對K3鎳基合金高溫彈性模量的影響
○ ― 鑄態K3合金E;△― 鑄態K3合金G;
●― 定向凝固K3合金E[100];▲― 定向凝固K3合金G[100]