CN1758966B - 金属体加工方法和金属体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属体加工方法，其可将金属体的金属组织转变为微细化晶体组织，由此获得高强度和高延展性。还提供了一种金属体加工设备。在所述金属体加工方法和设备中，在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织；利用非低变形阻抗区域形成装置沿低变形阻抗区域形成非低变形阻抗区域，所述非低变形阻抗区域形成装置通过增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域。

Description

金属体加工方法和金属体加工设备

技术领域

本发明涉及金属体加工方法和金属体加工设备，其通过将诸如金属体等物体的金属组织转变成微细化晶体组织，以使金属体具有高强度、高延展性或均质化组织。

背景技术

以往，已知在具有金属组织的材料例如金属体方面，利用ECAP(Equal Channel Angular Pressing，等径弯曲通道变形)法，以将金属组织转变成微细化晶体组织，可以提高材料的强度或延展性。

在ECAP法中，如图33所示，在模具100中设有在中途被弯曲成规定的角度的插入通道200，将所需的金属体300一边推压一边插通到该插入通道200中，从而使金属体300沿着插入通道200弯曲，随着弯曲而使金属体300中产生剪切应力，通过该剪切应力使金属组织微细化。图33中的附图标记400表示用来推压金属体的推杆。

在这种ECAP法中，为了使金属体300容易沿着插入通道200弯曲，将模具100加热到规定温度，从而将整个金属体300加热，以使变形阻抗降低，但是，在将金属体300的变形阻抗大大地降低后，当用推杆400来推压时，在金属体300上有可能会发生压曲等多余的变形，因此金属体300的加热需要抑制在所需的最小限度内。

如果这样抑制金属体300的加热，则必须通过推杆400用比较大的力来推压金属体300，所以有加工性不好的问题。

因此，在日本特开2001-321825号公报的金属材料的加工方法及设备中，提出了如下的技术方案：局部地加热对金属体施加剪切应力的通道的剪切变形区域，通过该加热来降低金属体的剪切变形部分的变形阻抗，从而可以减小用推杆推压金属体所需的力，来提高加工性。

然而，一般来说，当金属制模具的一部分被局部加热时，由于热扩散的影响而导致整个模具被加热到规定温度，因此，难以形成局部受热区域。

这样，只要金属体被插入到插入通道中，金属体在规定温度被连续加热，因此，存在因剪应力而转变成微细化晶体组织的金属组织被粗大化的可能。

此外，由于ECAP法需要使用作为耗材的模具，因此需要根据模具的耐用条件更换模具，这也导致制造成本升高的缺陷。

在这种情况下，最近，特别是在汽车工业中，希望降低车身等的重量，以增加形式里程或提高行驶性能。在此，不但高级汽车，而且普通汽车，都强烈要求使用通过因金属组织微细化而获得了高强度的金属体，由此降低重量。因此，存在金属体以低成本获得高强度或高延展性的浅在需要。

本发明的发明人进行了研究和开发，以制造各种金属体，其中通过将金属组织转变为微细化晶体组织而以低成本获得高强度或高延展性，并因此而完成了本发明。

发明内容

根据技术方案1中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织；利用非低变形阻抗区域形成装置沿低变形阻抗区域形成非低变形阻抗区域，所述非低变形阻抗区域形成装置通过增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域。由于这一方案，可以高效地将局部形成的低变形阻抗区域部分的金属组织转变成微细化晶体组织。

根据技术方案2中描述的发明，一种金属体加工方法通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织；利用非低变形阻抗区域形成装置沿低变形阻抗区域的至少一个侧缘形成非低变形阻抗区域，所述非低变形阻抗区域形成装置通过增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域。由于这一方案，可以高效地将局部形成的低变形阻抗区域部分的金属组织转变成微细化晶体组织。

根据技术方案3中描述的发明，在技术方案2中描述的金属体加工方法中，金属体沿其延伸方向移动，与此同时，通过非低变形阻抗区域形成装置在移动方向的下游侧沿着低变形阻抗区域的侧缘形成非低变形阻抗区域。由于这一方案，可以极高效和连续地形成具有微细化金属组织的金属体。

根据技术方案4中描述的发明，在技术方案1至3中任一描述的金属体加工方法中，非低变形阻抗区域形成装置包括用于冷却金属体的冷却装置。由于这一方案，可以极容易地和确实地形成非低变形阻抗区域，因此，具有微细化金属组织的金属体可以以低成本确实地形成。

根据技术方案5中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，低变形阻抗区域是在真空中形成的。由于这一方案，可以通过剪切变形而防止在低变形阻抗区域的表面上形成气体成分的反应膜，因此，后续步骤中的处理可以减轻。特别地，当金属体在形成低变形阻抗区域时被加热时，可以利用自冷却功能冷却金属体而不需要利用冷却装置，因此，低变形阻抗区域的形成效率可以提高。

根据技术方案6中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，所述低变形阻抗区域是在高压气氛中形成的。由于这一方案，通过向低变形阻抗区域施加高压，可以提高在将金属组织转变成微细化晶体组织时的效率。

根据技术方案7中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，所述低变形阻抗区域是在活性气体气氛中形成的。由于这一方案，在将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织时，可以在低变形阻抗区域的表面上形成活性气体反应区域，因此，可以形成高功能化金属体。

根据技术方案8中描述的发明，在技术方案7中描述的金属体加工方法中，所述活性气体是氮气。由于这一方案，在将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织时，可以氮化低变形阻抗区域，因此，可以形成高功能化金属体。

根据技术方案9中描述的发明，在技术方案7中描述的金属体加工方法中，所述活性气体是甲烷气体和/或一氧化碳气体。由于这一方案，在将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织时，可以向低变形阻抗区域施加碳化处理，因此，可以形成高功能化金属体。

根据技术方案10中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，将粉末材料喷射到低变形阻抗区域。由于这一方案，在将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织时，可以向低变形阻抗区域中机械式混合粉末材料，因此，可以形成高功能化金属体。特别地，可以容易地形成具有难以利用传统铸造技术制造的成分的金属体，与此同时，当除金属之外的粉末材料被喷射到低变形阻抗区域时，还可以制造出新的材料。

根据技术方案11中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，对低变形阻抗区域实施离子掺杂。由于这一方案，在将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织时，可以将离子化颗粒混合到低变形阻抗区域中，因此，可以形成高功能化金属体。特别地，可以容易地形成具有难以利用传统铸造技术制造的成分的金属体。

根据技术方案12中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，在向金属体施加了规定时间的第一次加热后，向金属体施加第二次加热，由此形成低变形阻抗区域。由于这一方案，在通过加热而形成低变形阻抗区域时低变形阻抗区域的加热状态可被均匀化，因此，可以将金属组织转变成均质的微细化晶体组织。

根据技术方案13中描述的发明，在技术方案1至11中任一描述的金属体加工方法中，在向金属体施加了规定时间的第一次加热后，向金属体施加第二次加热，由此形成低变形阻抗区域。由于这一方案，在通过加热而形成低变形阻抗区域时低变形阻抗区域的加热状态可被均匀化，因此，可以将金属组织转变成均质的微细化晶体组织。

根据技术方案14中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，低变形阻抗区域形成在约束装置的非约束区中，所述约束装置约束已被加热到高温的金属体。由于这一方案，可以在金属体的制造步骤中将处在加热状态的金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以制造具有微细化金属组织的金属体，而不必增加制造步骤。

根据技术方案15中描述的发明，在技术方案1至11中任一描述的金属体加工方法中，低变形阻抗区域形成在约束装置的非约束区中，所述约束装置约束已被加热到高温的金属体。由于这一方案，可以在金属体的制造步骤中将处在加热状态的金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以制造具有微细化金属组织的金属体，而不必增加制造步骤。

根据技术方案16中描述的发明，在技术方案5至14中任一描述的金属体加工方法中，金属体在剪切变形之后被急冷(淬火)。由于这一方案，可以抑制因连续加热状态而导致的金属组织生长，与此同时，急冷硬化可以施加在金属体，由此可以形成高功能化金属体。

根据技术方案17中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，低变形阻抗区域是通过加热金属体而形成的，并且，在低变形阻抗区域被剪切变形之后，金属体被急冷。由于这一方案，可以防止因连续加热状态而导致金属组织生长，与此同时，急冷硬化可以施加在金属体，由此可以形成高功能化金属体。

根据技术方案18中描述的发明，在技术方案5至11中任一描述的金属体加工方法中，低变形阻抗区域是通过加热金属体而形成的，并且，在低变形阻抗区域被剪切变形之后，金属体被急冷。由于这一方案，可以防止因连续加热状态而导致金属组织生长，与此同时，急冷硬化可以施加在金属体，由此可以形成高功能化金属体。

根据技术方案19中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，低变形阻抗区域形成在浸没于液体内的金属体中。由于这一方案，用于形成低变形阻抗区域的条件的不规则性可以被抑制，由此可以将金属组织转变成均质的微细化晶体组织。

根据技术方案20中描述的发明，在技术方案19中描述的金属体加工方法中，低变形阻抗区域是通过在液体中加热金属体而形成的。由于这一方案，可以快速地冷却通过加热而形成的低变形阻抗区域。特别地，可以对完成了剪切变形后的部分连续实施急冷硬化。因此，更高功能化金属体可被形成。

根据技术方案21中描述的发明，在技术方案20中描述的金属体加工方法中，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域周围的导热率降低。因此，可以在液体中高效地加热金属体。

根据技术方案22中描述的发明，在技术方案20中描述的金属体加工方法中，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域的周围产生气泡。由于这一方案，可以在液体中高效地加热金属体。根据技术方案23中描述的发明，一种金属体加工方法在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，具有微细化金属组织的金属体以不将金属组织转变成粗大化晶体组织的方式经受塑性成形。由于这一方案，由于金属组织可以转变成微细化晶体组织，因此可以提供拥有高强度和高延展性并拥有规定形状的金属体。

根据技术方案24中描述的发明，在技术方案1至23中任一描述的金属体加工方法中，具有微细化金属组织的金属体以不将金属组织转变成粗大化晶体组织的方式经受塑性成形。由于这一方案，由于金属组织可以转变成微细化晶体组织，因此可以提供拥有高强度和高延展性并拥有规定形状的金属体。

根据技术方案25中描述的发明，在技术方案23或技术方案24中描述的金属体加工方法中，在不会将金属体的金属组织转变成粗大化晶体组织的短时间内以加热状态实施塑性成形。由于这一方案，可以防止因塑性成形时的金属组织生长导致难以获得高强度和高延展性的缺陷。

根据技术方案26中描述的发明，在技术方案23至25中任一描述的金属体加工方法中，在金属组织经受塑性成形之后，以不将金属组织转变成粗大化晶体组织的方式进行时效处理。由于这一方案，拥有高强度或高延展性的金属体可以进一步提高强度。

根据技术方案27中描述的发明，在技术方案1至26中任一描述的金属体加工方法中，金属体经受碳化处理。由于这一方案，可以随着低变形阻抗区域的形成通过实施碳化处理将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，更高功能化金属体可被形成。

根据技术方案28中描述的发明，在技术方案1至27中任一描述的金属体加工方法中，通过拉伸低变形阻抗区域而使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，不但可以因剪切而形成应变，而且可以通过拉伸低变形阻抗区域而形成应变，因此，金属组织可以转变成进一步微细化金属组织。

根据技术方案29中描述的发明，在技术方案1至27中任一描述的金属体加工方法中，通过压缩低变形阻抗区域使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，不但可以因剪切而形成应变，而且可以通过压缩低变形阻抗区域而形成应变，因此，金属组织可以转变成进一步微细化金属组织。特别地，通过压缩低变形阻抗区域，可以防止因施加在低变形阻抗区域的剪切变形导致金属体出现裂纹的缺陷，并且低变形阻抗区域可以进一步剪切变形，从而将金属组织转变成进一步微细化晶体组织。

根据技术方案30中描述的发明，在技术方案6至29中任一描述的金属体加工方法中，金属体采用具有中空部分的圆柱体的形式，所述中空部分被保持在减压状态。由于这一方案，可以在低变形阻抗区域中使金属体向中空部分收缩变形，从而使低变形阻抗区域剪切变形，由此将金属组织转变成进一步微细化晶体组织。

根据技术方案31中描述的发明，在技术方案1至29中任一描述的金属体加工方法中，金属体采用具有中空部分的圆柱体的形式，所述中空部分被保持在高压状态。由于这一方案，可以在低变形阻抗区域中使金属体膨胀变形，从而使低变形阻抗区域剪切变形，由此将金属组织转变成进一步微细化晶体组织。

根据技术方案32中描述的发明，在技术方案1至31中任一描述的金属体加工方法中，用于将金属体成形为规定形状的成形导向体与低变形阻抗区域接触。由于这一方案，在通过剪切变形将金属组织在低变形阻抗区域中转变成微细化晶体组织I时，可以利用成形导向体将金属体成形为预期形状，因此，可以提供拥有高强度和高延展性并且具有预期形状的金属体。

根据技术方案33中描述的发明，在技术方案32中描述的金属体加工方法中，成形导向体构成用于加热金属体的加热装置。由于这一方案，可以局部加热金属体的与成形导向体相接触的部分，因此，低变形阻抗区域的形成更为容易。

根据技术方案34中描述的发明，在技术方案32中描述的金属体加工方法中，成形导向体构成用于冷却金属体的冷却装置。由于这一方案，可以局部冷却金属体的与成形导向体相接触的部分，因此，低变形阻抗区域在剪切变形之后可以高效冷却，由此制造效率可被提高。

根据技术方案35中描述的发明，在技术方案1至34中任一描述的金属体加工方法中，低变形阻抗区域以横贯的方式形成在在一个方向上延伸的金属体中，低变形阻抗区域沿金属体延伸方向移动。由于这一方案，可以极容易地将在一个方向上延伸的整个金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以连续地将金属组织转变成微细化晶体组织。

根据技术方案36中描述的发明，在技术方案1至34中任一描述的金属体加工方法中，低变形阻抗区域横贯金属体，金属体的叠加着低变形阻抗区域的非低变形阻抗区域中的一个的位置相对于另一非低变形阻抗区域变动，从而通过剪切使所述低变形阻抗区域变形。由于这一方案，可以将局部形成的低变形阻抗区域中的金属组织转变为微细化晶体组织，因此，拥有高强度和高延展性的金属体可以容易地形成。

根据技术方案37中描述的发明，在技术方案36中描述的金属体加工方法中，所述位置变动是振动运动，其振动运动分量使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域在与金属体延伸方向基本正交的方向上振动运动。由于这一方案，可以在低变形阻抗区域中极容易地产生剪切变形。

根据技术方案38中描述的发明，在技术方案36中描述的金属体加工方法中，所述位置变动是单向旋转运动，其使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线旋转。由于这一方案，可以在低变形阻抗区域中极容易地产生剪切变形。

根据技术方案39中描述的发明，在技术方案36中描述的金属体加工方法中，所述位置变动是双向旋转运动，其使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线旋转。由于这一方案，可以在低变形阻抗区域中极容易地产生剪切变形。

根据技术方案40中描述的发明，处在加热状态的在一个方向上延伸的金属体沿其延伸方向移动，使金属体移经冷却装置而将金属体冷却，使冷却后的金属体经受振动运动，从而使得移经冷却装置之前的金属体部分中的金属组织剪切变形，以将金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，在金属体的制造步骤例如热轧等的过程中，可以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以制造高附加值金属体，而不增加制造成本。

根据技术方案41中描述的发明，在对金属体实施固溶热处理时，通过冷却装置急冷已被加热到用于实施固溶热处理的温度的金属体，金属体的急冷部分被剪切变形以将金属组织转变成微细化金属组织，同时固溶热处理被实施。由于这一方案，可以在将金属组织转变成微细化晶体组织的状态下制造经受固溶热处理的金属体，因此，可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案42中描述的发明，在技术方案41中描述的金属体加工方法中，金属体的剪切变形是通过施加振动运动而实施的，所述振动运动的振动运动分量使在一个方向上延伸的金属体产生沿着与金属体延伸方向基本正交的方向进行的振动运动。由于这一方案，可以极容易地使金属体剪切变形。

根据技术方案43中描述的发明，在技术方案41中描述的金属体加工方法中，金属体的剪切变形是通过施加单向旋转运动而实施的，所述单向旋转运动使在一个方向上延伸的金属体产生绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的旋转。由于这一方案，可以极容易地使金属体剪切变形。

根据技术方案44中描述的发明，在技术方案41中描述的金属体加工方法中，金属体的剪切变形是通过施加双向旋转运动而实施的，所述双向旋转运动使在一个方向上延伸的金属体产生绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的旋转。由于这一方案，可以极容易地使金属体剪切变形。

根据技术方案45中描述的发明，在技术方案41至44中任一描述的金属体加工方法中，其金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体在防止金属组织变为粗大晶体组织的条件下通过实施塑性成形而形成为规定形状。由于这一方案，金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供拥有高强度和高延展性并且拥有预期形状的金属体。

根据技术方案46中描述的发明，一种金属体加工方法将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，其中以彼此相隔规定距离的方式通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，利用非低变形阻抗区域形成装置在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间形成非低变形阻抗区域，以使所述非低变形阻抗区域的变形阻力增大到大于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的变形阻力，具有与金属体延伸方向正交的方向上的振动运动分量的振动运动施加在非低变形阻抗区域，由此通过剪切使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域变形。由于这一方案，可以容易地向非低变形阻抗区域施加振动运动，与此同时，通过将振动运动施加区域限定为局部区域在，可以容易地将本发明的金属体加工方法引入一般的金属体制造步骤。

根据技术方案47中描述的发明，一种金属体加工方法将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，其中以彼此相隔规定距离的方式通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，利用非低变形阻抗区域形成装置在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间形成非低变形阻抗区域，以使所述非低变形阻抗区域的变形阻力增大到大于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的变形阻力，绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的单向旋转运动施加在非低变形阻抗区域，由此通过剪切使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域变形，以使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，可以容易地向非低变形阻抗区域施加单向旋转运动，与此同时，通过将振动运动施加区域限定为局部区域在，可以容易地将本发明的金属体加工方法引入一般的金属体制造步骤。

根据技术方案48中描述的发明，一种金属体加工方法将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，其中以彼此相隔规定距离的方式通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，利用非低变形阻抗区域形成装置在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间形成非低变形阻抗区域，以使所述非低变形阻抗区域的变形阻力增大到大于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的变形阻力，绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的双向旋转运动施加在非低变形阻抗区域，由此通过剪切使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域变形。由于这一方案，可以容易地向非低变形阻抗区域施加双向旋转运动，与此同时，通过将振动运动施加区域限定为局部区域在，可以容易地将本发明的金属体加工方法引入一般的金属体制造步骤。

根据技术方案49中描述的发明，在技术方案46至48中任一描述的金属体加工方法中，金属体沿其延伸方向移动。由于这一方案，可以提高拥有高强度和高延展性的金属体的生产率。

根据技术方案50中描述的发明，提供了一种金属体加工设备，其包括：低变形阻抗区域形成装置，其通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的低变形阻抗区域；非低变形阻抗区域形成装置，其通过增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域；变位施加装置，其使叠加着低变形阻抗区域的金属体一侧部分相对于金属体另一侧部分变位；其中，随着变位施加装置施加的变位而使所述低变形阻抗区域剪切变形，所述设备由此将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案51中描述的发明，在技术方案50中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向金属体施加振动运动，所述振动运动具有沿着与金属体延伸方向交叉的方向的振动运动分量。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案52中描述的发明，在技术方案50中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向金属体施加绕大致平行于金属体延伸方向的单向旋转轴线的单向旋转运动。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案53中描述的发明，在技术方案50中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向金属体施加绕大致平行于金属体延伸方向的双向旋转轴线的双向旋转运动。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案54中描述的发明，在技术方案50至53中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置是用于将金属体加热到规定温度或以上的加热装置。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以以低成本制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案55中描述的发明，在技术方案50至54中任一描述的金属体加工设备中，非低变形阻抗区域形成装置是用于冷却金属体的冷却装置。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，并且可以以低成本制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案56中描述的发明，在技术方案50至55中任一描述的金属体加工设备中，还包括用于将金属体沿延伸方向供应的供应装置。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织并且可以连续地制造拥有高强度或高延展性的金属体。

根据技术方案57中描述的发明，在技术方案56中描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置包括预加热装置，利用该预加热装置，金属体被加热到第一加热温度并将第一加热温度保持规定时间，之后金属体被加热到第二加热温度。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以在通过加热而形成低变形阻抗区域时使低变形阻抗区域的加热状态均匀化，并且可以容易地将金属组织转变成微细化均质组织。

根据技术方案58中描述的发明，在技术方案57中描述的金属体加工设备中，第一加热温度是金属体固溶热处理所需的温度。由于这一方案，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行固溶热处理，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并同时经受固溶热处理的金属体。

根据技术方案59中描述的发明，在技术方案56至58中任一描述的金属体加工设备中，还包括时效处理装置，其通过将金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体保持在可防止金属组织粗大化的温度而对金属体实施时效处理。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以制造金属体，以进一步提高拥有高强度和高延展性的金属体的强度。

根据技术方案60中描述的发明，在技术方案56至59中任一描述的金属体加工设备中，用于将金属体成形为规定形状的成形导向体与低变形阻抗区域接触。由于这一方案，可以利用成形导向体将金属体成形为预期形状，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并且具有预期形状的金属体。

根据技术方案61中描述的发明，在技术方案60中描述的金属体加工设备中，成形导向体是用于加热金属体的加热装置。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以局部加热金属体的与成形导向体相接触的部分，并且可以容易地形成低变形阻抗区域。

根据技术方案62中描述的发明，在技术方案60中描述的金属体加工设备中，成形导向体是用于冷却金属体的冷却装置。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以局部冷却金属体的与成形导向体相接触的部分并且可以在剪切变形之后高效地冷却低变形阻抗区域，从而提高制造效率。

根据技术方案63中描述的发明，在技术方案56至59中任一描述的金属体加工设备中，金属体是具有中空部分的圆柱体，所述设备还包括平板化装置，其沿着金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体的延伸方向切开金属体，以形成平板状金属体。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以制造可将金属组织转变成微细化晶体组织的平板状金属体。

根据技术方案64中描述的发明，在技术方案50至59中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置在真空中形成低变形阻抗区域。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以通过剪切变形而防止在低变形阻抗区域的表面上形成气体成分的反应膜。

根据技术方案65中描述的发明，在技术方案50至59中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置在高压气氛中形成低变形阻抗区域。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其通过高压对低变形阻抗区域的作用而提高在将金属组织转变成微细化晶体组织时的效率。

根据技术方案66中描述的发明，在技术方案50至59中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置在活性气体气氛中形成低变形阻抗区域。由于这一方案，金属体的金属组织可以转变成微细化晶体组织，与此同时，可以在低变形阻抗区域的表面上形成活性气体反应区域，因此，可以提供一种加工设备，其可以形成高功能化金属体。

根据技术方案67中描述的发明，在技术方案66中描述的金属体加工设备中，所述活性气体是氮气。由于这一方案，金属体的金属组织可以转变成微细化晶体组织，与此同时，低变形阻抗区域可以氮化，因此，可以提供一种加工设备，其可以形成高功能化金属体。

根据技术方案68中描述的发明，在技术方案66中描述的金属体加工设备中，所述活性气体是甲烷气体和/或一氧化碳气体。由于这一方案，金属体的金属组织可以转变成微细化晶体组织，与此同时，低变形阻抗区域可以碳化，因此，可以提供一种加工设备，其可以形成高功能化金属体。

根据技术方案69中描述的发明，在技术方案50至56中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置包含粉末材料喷射装置，其向低变形阻抗区域喷射粉末材料。由于这一方案，金属体的金属组织可以转变成微细化晶体组织，与此同时，粉末材料可以机械式混合到低变形阻抗区域中，因此，可以提供一种加工设备，其可以形成高功能化金属体。

根据技术方案70中描述的发明，在技术方案50至56中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置包含离子掺杂装置，其向低变形阻抗区域掺杂离子。由于这一方案，金属体的金属组织可以转变成微细化晶体组织，与此同时，离子化颗粒可以混合到低变形阻抗区域中，因此，可以提供一种加工设备，其可以形成高功能化金属体。

根据技术方案71中描述的发明，在技术方案50至56中任一描述的金属体加工设备中，低变形阻抗区域形成装置通过将浸没在液体中的金属体加热到规定温度或以上而形成低变形阻抗区域。由于这一方案，用于形成低变形阻抗区域的条件的不规则性可以被抑制，因此，可以提供一种加工设备，其可以将金属组织转变成微细化均质组织。

根据技术方案72中描述的发明，在技术方案71中描述的金属体加工设备中，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域周围的导热率降低。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以在液体中高效地加热金属体。

根据技术方案73中描述的发明，在技术方案71中描述的金属体加工设备中，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域的周围形成气泡。由于这一方案，可以提供一种加工设备，其可以在液体中高效地加热金属体。

根据技术方案74中描述的发明，提供了一种金属体加工设备其包括：移动装置，其将在一个方向上延伸的金属体沿其延伸方向移动；加热装置，其将金属体加热到用于实施固溶热处理的温度；冷却装置，其对已被加热装置加热了的金属体进行急冷；剪切变形装置，其通过剪切变形使被冷却装置冷却了的一部分金属体变形。由于这一方案，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行固溶热处理，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并同时经受固溶热处理的金属体。

根据技术方案75中描述的发明，在技术方案74中描述的金属体加工设备中，剪切变形装置向金属体施加振动运动，所述振动运动具有沿着与金属体延伸方向基本正交的方向的振动运动分量。由于这一方案，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行金属体的固溶热处理，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并同时经受固溶热处理的金属体。

根据技术方案76中描述的发明，在技术方案74中描述的金属体加工设备中，剪切变形装置向金属体施加单向旋转运动，以便绕大致平行于金属体延伸方向的单向旋转轴线旋转金属体。由于这一方案，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行固溶热处理，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并同时经受固溶热处理的金属体。

根据技术方案77中描述的发明，在技术方案74中描述的金属体加工设备中，剪切变形装置向金属体施加双向旋转运动，以便绕大致平行于金属体延伸方向的双向旋转轴线旋转金属体。由于这一方案，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行固溶热处理，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性并同时经受固溶热处理的金属体。

根据技术方案78中描述的发明，提供了一种金属体加工设备其包括：移动装置，其将处在加热状态的在一个方向上延伸的金属体沿其延伸方向移动；冷却装置，其通过冷却金属体而增大变形阻力，以形成非低变形阻抗区域；振动运动施加装置，其向非低变形阻抗区域施加振动运动；其中，通过振动运动施加装置所施加的振动运动，金属体中的金属组织在被供应到冷却装置之前通过剪切变形而转变成微细化晶体组织。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案79中描述的发明，提供了一种金属体加工设备其包括：第一低变形阻抗区域形成装置，其通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域；第二低变形阻抗区域形成装置，其在与第一低变形阻抗区域相隔规定距离的位置上通过局部降低金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第二低变形阻抗区域；非低变形阻抗区域形成装置，其在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间通过增大前述在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域；变位施加装置，其向非低变形阻抗区域施加变位，以使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域被剪切变形；所述设备由此将第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的金属组织转变成微细化晶体组织。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案80中描述的发明，在技术方案79中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加振动运动，所述振动运动具有沿着与金属体延伸方向交叉的方向的振动运动分量。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案81中描述的发明，在技术方案79中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加绕大致平行于金属体延伸方向的单向旋转轴线的单向旋转运动。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案82中描述的发明，在技术方案79中描述的金属体加工设备中，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加绕大致平行于金属体延伸方向的双向旋转轴线的双向旋转运动。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案83中描述的发明，在技术方案79至82中任一描述的金属体加工设备中，第一低变形阻抗区域形成装置和第二低变形阻抗区域形成装置是用于将金属体加热到规定温度或以上的加热装置。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以以低成本制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案84中描述的发明，在技术方案79至83中任一描述的金属体加工设备中，非低变形阻抗区域形成装置是用于冷却金属体的冷却装置。由于这一方案，可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其可以以低成本制造拥有高强度和高延展性的金属体。

根据技术方案85中描述的发明，在技术方案79至84中任一描述的金属体加工设备中，还包括用于将金属体沿延伸方向供应的供应装置。由于这一方案，可以容易和连续地将金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以提供一种加工设备，其能够以高生产率制造拥有高强度和高延展性的金属体。

附图说明

图1是金属体的剖面示意图。

图2是金属体的剖面示意图。

图3是金属体的剖面示意图。

图4是金属体的剖面示意图。

图5是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图6是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图7是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图8是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图9是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图10是施加于低变形阻抗区域的剪切变形的说明图。

图11是施加于低变形阻抗区域的加热模式的说明图。

图12是施加于低变形阻抗区域的加热模式的说明图。

图13是第一实施例中的STSP设备的概略说明图。

图14是有关金属体冷却方法的其它实施例的说明图。

图15是通过STSP设备处理前的金属组织的电子显微镜照片。

图16是通过STSP设备处理后的金属组织的电子显微镜照片。

图17是表示在S45C中将金属组织微细化时的物性变化的曲线图。

图18是根据JIS-A5056的金属组织转变成微细化晶体组织时的性能变化图。

图19是STSP设备的一个改型例的概略说明图。

图20是STSP设备的一个改型例的概略说明图。

图21是STSP设备的一个改型例的概略说明图。

图22是第二实施例中的STSP设备的概略说明图。

图23是图2中去掉一部分后的放大图；

图24是安装在第一旋转支承体上的导辊的布置模式的说明图。

图25是第三实施例中的STSP设备的概略说明图。

图26是图25中的主要部分的放大图。

图27是图26中的主要部分的侧视图。

图28是SVSP设备的概略说明图。

图29是SVSP设备的一个改型例的概略说明图。

图30是金属体的剖面示意图。

图31是车身框架插套的说明图。

图32是车身框架插套的说明图。

图33是说明ECAP法的参考图。

具体实施方式

本发明的金属体加工方法和金属体加工设备可以产生具有高强度或高延展性的金属体，特别地，所述方法和设备通过将金属体中包含的金属组织转变成微细化晶体组织，从而使金属体获得高强度或高延展性。

特别地，为了将金属组织转变成微细化晶体组织，根据本发明，在金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。

此外，通过局部形成低变形阻抗区域，用于将金属组织转变成微细化晶体组织而施加的剪切变形所产生的剪切应力同心地作用在低变形阻抗区域，因此，强应变被高效地产生，由此将金属组织转变成微细化晶体组织。

此外，对于金属体例如镁合金等而言，预期可以调整晶体取向。

特别地，为了局部形成低变形阻抗区域，沿低变形阻抗区域形成了变形阻力增大的非低变形阻抗区域。通过提供沿低变形阻抗区域产生非低变形阻抗区域的非低变形阻抗区域生成(形成)装置，可以施加在低变形阻抗区域的剪切变形扩散到低变形阻抗区域之外，因此，可以在低变形阻抗区域高效地产生剪应力。

更具体地讲，非低变形阻抗区域生成装置可以仅仅是一个用于冷却金属体的冷却装置，该冷却装置可以容易地调节金属体的变形阻力。

例如，在金属体的热轧步骤，可以通过使金属体移经冷却装置而冷却处于已被加热状态的金属体，因这种冷却而导致变形阻力增加的非低变形阻抗区域被形成，并且由金属体穿过冷却装置后的区域构成的非低变形阻抗区域将经受振动运动，因此，尚未穿过冷却装置的区域会被剪切变形，因而容易将金属组织转变成微细化晶体组织，由此可以拥有高强度或高延展性的金属体。

在此，前述低变形阻抗区域是这样的区域，其中通过加热金属体而降低了变形阻力，并且同除低变形阻抗区域之外的其他区域相比容易通过施加外力而变形。

另一方面，非低变形阻抗区域是这样的区域，其中变形阻力大于低变形阻抗区域的变形阻力，并且除低变形阻抗区域之外的区域基本上是非低变形阻抗区域。

低变形阻抗区域可以由除加热之外的其他方法形成。例如，通过将用于约束金属体的约束体安装在被加热到预期温度的金属体周围而形成非低变形阻抗区域，未安装约束体的非约束区将构成低变形阻抗区域。

更具体地讲，可以存在下述情况，其中，在浇注金属体等的热轧步骤中，约束体接触处在高温状态的金属体的周围。

或者，在液态金属体凝结并形成具有预期形状的金属体时，利用约束体局部形成非约束区，并且剪切变形施加在将构成低变形阻抗区域的非约束区。

通过这种方式，通过使约束体接触通过加热到规定温度或以上而保持在低变形阻力状态的金属体并因此而约束金属体，非低变形阻抗区域被形成，与此同时，通过将不接触约束体的非约束区构成低变形阻抗区域，可以在铸造等金属体制造过程中将处在被加热状态的金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此，可以制造出拥有微细化金属组织的金属体，而不必增加制造步骤。

本发明中的术语“金属体”并不局限于由一种金属元素形成的第一金属和两种或更多种金属元素形成的合金，还可以由一种或多种金属元素与一种或多种非金属元素形成的金属互化物构成。此外，除非另加说明，金属体还包括诸如含有金属的陶瓷体等金属互化物。

在此，金属体并不总是需要具有同质的成分，如图1中金属体的剖面示意图所示，也可以是层叠体10，其具有在第一金属层11上层叠第二金属层12、再在第二金属层12上层叠第三金属层13。此时，第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13分别由预期的金属、合金或金属互化物形成。第一金属层11、第二金属层12与第三金属层13既可以仅通过叠合来构成层叠体10，也可以通过电镀处理、蒸镀处理、压接处理等来层叠。这里，层叠体10并不限于三层，可以叠合适当数量的层来构成层叠体10。

此外，如图2中金属体的剖面示意图所示，金属体也可以是将混合了第一金属粉末14及第二金属粉末15的混合体煅烧成形为规定形状的煅烧体16。此时，不仅可以由第一金属粉末14与第二金属粉末15的二种的粉末来构成煅烧体16，还可以混合更多种的粉末来形成煅烧体16；不仅可以混合金属的粉末，还可以混合非金属的粉末来形成煅烧体16。

在此，如图3中金属体的剖面模式图所示，金属体也可以是将金属粉末18填充到做成预定形状的多孔质体17的孔部中而形成的填充体19。另外，在多孔质体17不仅可以填充金属粉末18，也可以填充非金属粉末。

在此，如图4中金属体的剖面模式图所示，金属体也可以是将多个第一金属线材21及多个第二金属线材22束在一起而形成的金属线束23。此时，不仅可以由第一金属线材21及第二金属线材22两种金属线材构成金属线束23，也可以束起更多种金属线材来形成金属线束23。

通过上述方式，金属体可以是各种形态，只要是如后述那样通过剪切变形使金属组织微细化而成，金属体是哪种形态都可以。

在图1至图3中，金属体的横截面为矩形，在图4中，金属体的横截面为圆形，但金属体并不限于横截面为矩形的矩形体或横截面呈圆形的圆棒体，也可以是平板体或具有中空部的筒状体，此外，还可以是例如工字钢体、角钢体、槽钢体、T型钢体、波纹钢体等。

此外，预期的处理例如碳化处理、氮化处理等可以预先施加在金属体上。特别地，如果碳化处理施加在金属体上，如后文所述，可以与对形成在金属体中的低变形阻抗区域进行剪切变形一起实施脱碳处理，因此，可以将金属组织转变成微细化晶体组织并同时进行脱碳处理，从而可以形成更高功能化金属体。

在此，对于普通碳钢或高碳钢而言，除了被施加碳化处理的金属体以外，也可以与形成在金属体中的低变形阻抗区域的剪切变形一起进行脱碳处理，因此，更高功能化金属体可被形成。

金属体为在一个方向上延伸的形态，如图5所示，横贯金属体形成低变形阻抗区域30，从而在金属体上形成由低变形阻抗区域30隔开的第一非低变形阻抗区域31及第二非低变形阻抗区域32。

通过形成低变形阻抗区域30，以使低变形阻抗区域30横贯在一个方向上延伸的金属体，一边使低变形阻抗区域30沿着金属体的延伸方向移动，一边使低变形阻抗区域30剪切变形，从而可以连续地进行金属组织的微细化处理。

另外，根据需要可以通过调整发生于低变形阻抗区域30的剪切变形的变形形态，可以使施加在低变形阻抗区域30的部分上的强应变的模式相互不同，因此，在金属体上形成金属组织的微细化程度不同的区域，从而可以实现金属体的多功能化。

低变形阻抗区域30的剪切变形，如图5(a)所示，是以下述方式来进行的，即通过施加振动，以使第二非低变形阻抗区域32相对于第一非低变形阻抗区域31沿金属体厚度方向振动，使第二非低变形阻抗区域32相对于第一非低变形阻抗区域31的位置沿金属体的厚度方向变动。

或者，可以如图5(b)所示，振动运动的振动方向不是沿金属体的厚度方向，而是沿着与金属体的厚度方向正交的金属体的宽度方向。进而，还可以如图5(c)所示，进行将金属体的厚度方向的振动及宽度方向的振动两者复合的复合振动。采用这种复合振动时，可以使较大的剪切应力作用在低变形阻抗区域。

在此，振动运动并不总是产生微观变位的振动运动，还可以是能在金属体中产生应变的振动运动例如谐振。

此外，当金属体是圆棒体或具有中空部的圆筒体时，如图6所示，可以通过使第二非低变形阻抗区域32’对于第一非低变形阻抗区域31’、绕着大致平行于金属体的延伸方向的旋转轴旋转，以使第二非低变形阻抗区域32’的位置相对于第一非低变形阻抗区域31’变动，从而使低变形阻抗区域30’剪切变形。

此时，第二非低变形阻抗区域32’既可以总以固定的角速度相对于第一非低变形阻抗区域31’旋转，或者，第二非低变形阻抗区域32’也可以交替往复进行正转和反转。

此外，绕旋转轴线旋转获得的低变形阻抗区域的剪切变形并不局限于金属体由圆棒体或具有中空部的圆筒体形成时的情况。也就是说，如图7所示，低变形阻抗区域30”可以以横贯状态形成在由平板体构成的金属体中，并且金属体可被旋转，从而在叠加着低变形阻抗区域30”的第一非低变形阻抗区域31”和第二非低变形阻抗区域32”中相对于第一非低变形阻抗区域31’向第二非低变形阻抗区域32’反复施加绕穿过金属体的大致中心并且平行于金属体延伸的旋转轴线的正转和反转。

第一非低变形阻抗区域31、31’、31”相对于第二非低变形阻抗区域32、32’、32”的相对振动运动、单向旋转运动或双向旋转运动的动量，是能使低变形阻抗区域30、30’、30”中产生剪切变形、可以使金属组织微细化的程度的动量。

在使低变形阻抗区域30、30’、30”剪切变形时，通过使压缩应力沿着金属体的延伸方向作用在低变形阻抗区域30、30’、30”上，可以抑制在低变形阻抗区域30、30’、30”中产生较大的形状变形、或在低变形阻抗区域30、30’、30”部分上发生断裂。

特别地，通过沿金属体延伸方向向低变形阻抗区域30、30’、30”施加压缩应力，可以向低变形阻抗区域30、30’、30”施加不但由剪切产生的应力、而且由压缩产生的应力，因此，金属组织可以获得更微细化晶体组织。

相反，在利用剪切使低变形阻抗区域30、30’、30”变形时，通过沿金属体延伸方向拉伸(拉延)金属体，以使拉伸应力施加在低变形阻抗区域30、30’、30”中，可以向低变形阻抗区域30、30’、30”施加不但由剪切产生的应力、而且由压缩产生的应力，因此，金属组织可以获得更微细化晶体组织。

通过这种方式，使低变形阻抗区域剪切变形，不但可以使低变形阻抗区域的金属组织微细化，还可以在图1至图4所示的金属体中通过各个金属组织的结合而生成新的合金或陶瓷。特别是可以机械地生成含有以往的熔融法所无法生成的成分的合金。

如前所述，在使低变形阻抗区域剪切变形时，还可以如图8所示，在在一个方向上延伸的金属体上，相隔规定的间隔而形成横贯该金属体的第一低变形阻抗区域30a及第二低变形阻抗区域30b，并且将由第一低变形阻抗区域30a及第二低变形阻抗区域30b所叠夹的区域作为中间非低变形阻抗区域33，通过使中间非低变形阻抗区域33振动运动，可以很容易地使第一低变形阻抗区域30a及第二低变形阻抗区域30b剪切变形。

在此，图8中金属体为平板体。在图8(a)中，使中间非低变形阻抗区域33沿金属体的厚度方向振动；在图8(b)中，使中间非低变形阻抗区域33沿与金属体的厚度方向正交的金属体的宽度方向振动；在图8(c)中，使中间非低变形阻抗区域33以将金属体的厚度方向的振动及宽度方向的振动两者复合的复合振动来进行振动。

此外，如图9所示，关于构成由第一低变形阻抗区域30a和第二低变形阻抗区域30b之间叠加区域的中间非低变形阻抗区域33，在位于第一低变形阻抗区域30a附近的中间非低变形阻抗区域33的一部分处，设有第一进给装置36，其包括第一上部进给辊36a和第二下部进给辊36b，它们夹持金属体并将金属体沿金属体延伸方向进给；在位于第二低变形阻抗区域30b附近的中间非低变形阻抗区域33的一部分处，设有第二进给装置37，其包括第二上部进给辊37a和第二下部进给辊37b，它们夹持金属体并将金属体沿金属体延伸方向进给。通过以彼此相反的相态竖直移动第一进给装置36和第二进给装置37，第一低变形阻抗区域30a和第二低变形阻抗区域30b可以通过剪切而形成。

在这种情况下，预期产生于第一低变形阻抗区域30a和第二低变形阻抗区域30b中的剪切变形在显微结构上等同于如图8(a)所示的前述振动模式所产生的剪切变形。

当金属体是圆棒体或具有中空部的圆筒体时，如图10所示，通过使隔开规定间隔而设置的第一低变形阻抗区域30a’与第二低变形阻抗区域30b’之间的中间非低变形阻抗区域33’围绕与金属体的延伸方向大致平行的旋转轴旋转，能够很容易地使第一低变形阻抗区域30a’及第二低变形阻抗区域30b’剪切变形。图10中的附图标记34表示使中间非低变形阻抗区域33’旋转的旋转辊。

此外，在图8至图10中，通过使金属体沿着延伸方向移动，可以使金属体上的第一低变形阻抗区域30a’及第二低变形阻抗区域30b’的位置移动。

因而，通常在连续制造的金属体的制造工序中，通过在金属体上形成第一低变形阻抗区域30a、30a’及第二低变形阻抗区域30b、30b’，并使中间非低变形阻抗区域33、33’振动或旋转，能够容易地使金属体剪切变形，所以能够以低成本制造出通过将金属组织微细化变为高强度或高延展性的金属体。

在此，相对于中间非低变形阻抗区域33、33’的前述振动、单向旋转和双向旋转而言，作为其他运动模式，作为示例，可以考虑采用使金属体沿金属体延伸方向伸缩的伸缩运动模式，以及在图8所示中间非低变形阻抗区域33中绕平板金属体的平面法向的旋转轴线的双向旋转运动模式。因此，可以考虑总共具有6个自由度的运动。

然而，如图8至图10所示，如果金属体包含第一低变形阻抗区域30a、30a’和第二低变形阻抗区域30b、30b’，则在伸缩运动模式中，难以向第一低变形阻抗区域30a、30a’和第二低变形阻抗区域30b、30b’施加足够的剪应力；同样地，在双向旋转运动模式中，难以向第一低变形阻抗区域30a、30a’和第二低变形阻抗区域30b、30b’施加足够的剪应力。因此，实质上希望利用具有6个自由度的运动产生剪切变形。

然而，如图5至图7所示，当低变形阻抗区域30、30’只形成在金属体中的一部分中时，可以利用伸缩运动模式和双向旋转运动模式如前所述沿金属体延伸方向施加压缩应力和拉伸应力。

第一低变形阻抗区域30a、30a’及第二低变形阻抗区域30b、30b’通常是分别通过加热金属体而形成的，通过分别使第一低变形阻抗区域30a、30a’及第二低变形阻抗区域30b、30b’的加热温度不同，可以使作用于第一低变形阻抗区域30a、30a’及第二低变形阻抗区域30b、30b’的剪切应力分别不同，可以使分别不同的剪切应力分两阶段作用在金属组织上，所以能使金属组织更微细化。

并且，在经一次的剪切变形后使金属组织的被微细化的部分再次剪切变形时，由于金属体的延展性的提高，可以降低金属体的加热温度，可以使金属组织更微细化。

更具体地讲，通过沿其延伸方向移动金属体，以使移动的金属体移经用于形成第一低变形阻抗区域30a、30a’的第一低变形阻抗区域形成区和用于形成第二低变形阻抗区域30b、30b’的第二低变形阻抗区域形成区，当金属体是难变形合金例如镁合金或难变形金属互化物时，如图11所示，第一低变形阻抗区域形成区被设置在高温，第二低变形阻抗区域形成区被设置在与第一低变形阻抗区域形成区相比而言的低温。

在此，第一低变形阻抗区域形成区的加热温度是使第一低变形阻抗区域30a、30a’中的金属体充分软化的温度，该温度足以使第一低变形阻抗区域30a剪切变形。通过在此温度将剪应力施加于第一低变形阻抗区域30a、30a’，第一低变形阻抗区域30a、30a’容易通过剪切而变形，从而将金属组织转变成均质化组织，与此同时，使得金属体具有颗粒尺寸为10至50μm的中等精细颗粒，从而，例如金属体的变形阻力可以减小。

此外，第二低变形阻抗区域形成区的加热温度被设置为使金属组织发生再结晶，并且使得第二低变形阻抗区域30b、30b’的部分能够通过剪切而变形，同时抑制第二低变形阻抗区域30b、30b’的部分的金属组织的生长，从而金属组织可以获得进一步微细化晶体组织。

通过这种方式，在第一低变形阻抗区域形成区中，为了在第二低变形阻抗区域形成区发生再结晶的低温区之前实现金属体剪切变形，金属体被加热到可以调节颗粒尺寸的级别，从而可以容易地将金属组织转变成微细化晶体组织，即使金属体是难变形合金或难变形金属互化物等，从而使得金属体实现高延展性。

此外，当金属体是热处理型合金时，通过利用金属体在第一低变形阻抗区域形成区加热之后急冷(淬火)的现象，金属体在第一低变形阻抗区域形成区的加热温度被设置为作为金属体固溶热处理(solution heat treatment)条件的温度，并且通过在此状态将剪应力施加到第一低变形阻抗区域30a、30a’，同位于第一低变形阻抗区域30a、30a’的相图中的成分相比，可以在固体溶液中安置更大量的附加元素。

此外，金属体的金属组织在经受固溶热处理时会转变成微细化晶体组织，因此，可以在经受固溶热处理时形成具有微金属组织的金属体。在传统方法中，由于固溶热处理中的加热导致金属组织生长，因此不能在经受固溶热处理的同时制造出具有微金属组织的金属体，然而这种金属体可以由本发明的加工方法和加工设备制出。

第二低变形阻抗区域形成区的加热温度被设置为金属组织发生再结晶的温度，并且被用于通过剪切而使第二低变形阻抗区域30b、30b’变形，同时抑制第二低变形阻抗区域30b、30b’部分的金属组织生长，从而将金属组织转变成微细化晶体组织。

通过这种方式，通过在第一低变形阻抗区域形成区实施金属体固溶热处理，可以形成其金属组织转变成微细化均质组织的金属体。

如前所述，根据本发明，通过剪切形成低变形阻抗区域例如第一低变形阻抗区域30a、30a’和第二低变形阻抗区域30b、30b’，金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。相对于将将金属组织转变成微细化晶体组织的作用而言，通过加热等而容易变形的金属体中的晶粒因剪切变形而受到剪断并且转变成微细化晶粒。

特别地，在低变形阻抗区域的两端部分，由于如后文所述的冷却等而难以使金属体的晶粒变形，因此，变形阻力增加。因此，可以认为与剪切变形一起产生的剪应力很大地作用在具有高变形阻抗的高变形阻抗区域和低变形阻抗区域之间的边界上，因此，金属组织向微细化晶体组织的转变在高变形阻抗区域和低变形阻抗区域之间的边界部分被特别促进。

这样，当金属体沿其延伸方向移动以使金属体移经第一低变形阻抗区域形成区和第二低变形阻抗区域形成区时，在各区域内，金属体从低变形阻抗区域变为高变形阻抗区域时所实施的温度控制要比金属体从高变形阻抗区域变为低变形阻抗区域时所实施的温度控制更为重要。

也就是说，在金属体从高变形阻抗区域变为低变形阻抗区域时，温度控制的自由度高，因此，如图12所示，在通过加热金属体而形成低变形阻抗区域时，可以提供预加热区域，并且金属体可被预加热，然后金属体可通过主加热而被加热到规定温度。

特别地，如图12所示，通过在第一低变形阻抗区域形成区前面提供预加热区域和预加热金属体，以相对高温状态被加热的第一低变形阻抗区域30a、30a’可以在短时间内被相对基本均匀地加热。因此，通过使被相对基本均匀地加热的第一低变形阻抗区域30a、30a’剪切变形，可以将第一低变形阻抗区域30a、30a的金属组织转变成微细化均质组织。

此外，如果通过将预加热区域的预加热温度设置为固溶热处理温度，从而将固溶热处理温度采用为第一低变形阻抗区域形成区的加热条件，可以在足以实施固溶热处理的处理时间内进行加热，因此，确实承受固溶热处理的金属体可以在第二低变形阻抗区域形成区通过剪切而变形。

特别地，如果金属体经受多个固溶热处理温度或经受多个相变温度，金属体可以在各规定温度分别保持规定时间，然后，可以实施主加热以便通过剪切使低变形阻抗区域变形。

此外，在金属体被冷却时也是如此，金属体可以被逐渐冷却，从而在各冷却状态向低变形阻抗区域施加预期的剪应力。

除了前述的剪切变形在两个阶段施加在金属体上的情况以外，多个中间非低变形阻抗区域33、33’可以沿着金属体延伸方向提供。此外，中间非低变形阻抗区域可以设在多个阶段中。特别地，如果金属体是含有金属的陶瓷体等，可以以下述条件施加剪切变形，即每次施加在金属体上的剪切变形条件彼此不同，从而使金属组织进一步均质化。

下面解释第一实施例的加工设备。

图13示出了示出了一种设备，其通过单向旋转运动或双向旋转运动来扭转形成在金属体中的低变形阻抗区域以产生金属体剪切变形。本发明人将这样通过扭转而使低变形阻抗区域剪切变形、来使金属组织微细化的方法，称为“STSP”(Severe TorsionStraining Process，剧烈扭转应变过程)法。图13是STSP设备的一例的概略说明图。本案中，为了说明的方便，金属体M2为在一个方向上延伸的圆棒体，但也可以是具有中空部的圆筒状体。

STSP设备的结构包括在基台60上表面沿着金属体M2的延伸方向而设置的固定部61、剪切变形部62及旋转部63。

固定部61由以竖立的方式安装于基台60上表面上的第一固定壁61a及第二固定壁61b构成。第一固定壁61a及第二固定壁61b分别由具有规定厚度的板体构成，第一固定壁61a及第二固定壁61b互相大致平行。

此外，在第一固定壁61a及第二固定壁61b上分别设置有用来被金属体M2穿过的穿孔，该分别使金属体M2穿过该穿孔，使螺装在第一固定壁61a及第二固定壁61b的上端上的固定用螺钉61c、61d的先端部抵接在穿过穿孔的金属体M2周面上，将金属体M2固定。

在此，固定部61不限于由第一固定壁61a及第二固定壁61b构成的结构，只要能固定金属体M2，哪种结构都可以。这里，所谓的将金属体M2固定，是指对金属体M2以圆棒状的金属体M2的中心轴为旋转轴的旋转进行固定。

旋转部63由以竖立的方式安装于基台60的上表面上的第一限制壁63a、第二限制壁63b、夹装于第一限制壁63a与第二限制壁63b之间的进退限制体63c以及未图示的旋转装置构成。

第一限制壁63a及第二限制壁63b分别由具有规定厚度的板体构成，第一限制壁63a及第二限制壁63b互相大致平行。并且在第一限制壁63a及第二限制壁63b上，分别设置有用于使金属体M2穿过的穿孔，金属体M2穿过所述穿孔。

进退限制体63c具有与第一限制壁63a及第二限制壁63b的间隔尺寸大致相同的长度，且由可环绕安装在金属体M2上的圆筒体构成，在第一限制壁63a与第二限制壁63b之间，将该进退限制体63c环绕安装到金属体M2上，再使螺装在进退限制体63c的周面上的固定用螺钉63d、63d的先端部抵接在贯穿进退限制体63c的金属体M2的周面上，将进退限制体63c固定在金属体M2上。

因而，在如后述那样使金属体M2的非低变形阻抗区域旋转时，由于进退限制体63c受第一限制壁63a及第二限制壁63b限制，所以能够防止在金属体M2上发生沿延伸方向的偏移。

可以使用各种装置作为使金属体M2的低变形阻抗区域旋转的旋转装置，只要能够一边对旋转部63一侧的金属体M2施加规定的扭矩一边使其旋转，哪种装置都可以。在本实施例中，在旋转部63一侧的金属体M2的端部上联动地连结着旋转用马达(未图示)，将该旋转用马达作为旋转装置。

剪切变形部62由将金属体M2加热至预定温度的加热装置64、和为了将由该加热装置64的加热而在金属体M2上形成的低变形阻抗区域30’做成规定的宽度尺寸而冷却金属体M2的冷却装置65构成。

在本实施例中，在加热装置64中使用高频率加热线圈，将该高频率线圈以规定的圈数卷绕在金属体M2上，通过将金属体M2加热到规定的温度而使变形阻抗降低，从而形成低变形阻抗区域30’。另外，加热装置64并不限于高频率加热线圈，也可以使用电子束、等离子、激光、电磁感应等进行加热，还可以利用燃气燃烧器或电短路来进行加热。特别是使用电子束作为加热装置64时，可以将金属体M2的延伸方向的低变形阻抗区域30’的宽度做得非常小，能够使更大的剪切应力作用在低变形阻抗区域30’上，从而可以使金属组织更微细化。

冷却装置65由将从给水配管65a供给的水排出的第一排水口65b及第二排水口65c构成，通过从第一排水口65b及第二排水口65c所排出的水来冷却金属体M2。图10中的附图标记66表示接收从第一排水口65b及第二排水口65c排出的水的盛水容器，附图标记67表示与该盛水容器66连接的排水管。

在本实施例中，第一排水口65b和第二排水口65c被构造成从金属体M1上方向下喷水。然而，如图14所示，例如，多个排水口68可以形成在金属体M1周围，和水可以所述多个排水口68喷向金属体M1。

在这种情况下，水以相对于金属体M1的表面法向的给定入射角θ从各排水口68喷射，因此，冷却效率进一步提高。因此，在低变形阻抗区域30’的两端，金属体M1的温度梯度可以增加，因此，大剪应力可以施加在金属体M1上，这预期可以提高金属组织转变成微细化晶体组织时的效率。

特别地，可以高效地分散随着冷却产生在被冷却表面上的气泡，因此，因气泡产生而导致的冷却效率降低可被抑制，从而冷却效率可被提高。

此外，在冷却装置65中，通过由第一排水口65b及第二排水口65c排出的水，将通过设置于第一排水口65b与第二排水口65c之间的加热装置64而形成的低变形阻抗区域30’的两侧冷却，特别是通过调整第一排水口65b及第二排水口65c的配设位置，可以将低变形阻抗区域30’做成与金属体M2的延伸方向的长度相比非常微小的区域。

通过这种方式，通过将低变形阻抗区域30’做成沿着金属体M2的延伸方向的微小宽度，在低变形阻抗区域30’的部分上容易产生非常大的剪切变形，可以提高金属组织的微细化的效率。并且，在通过旋转装置旋转低变形阻抗区域30’时，可以防止低变形阻抗区域30’的扭转不均匀。进而，还可以减少由扭转而在低变形阻抗区域30’中发生的剪切变形的残余应变或残余变形。

此外，通过由冷却装置65将加热装置64所加热的低变形阻抗区域30’迅速冷却来对低变形阻抗区域30’进行淬火，从而可以提高金属组织已被微细化的金属体M2的硬度。

另外，通过快速冷却低变形阻抗区域30’，可以防止出现连续加热状态，因此，可以阻止已被转变成微细化晶体组织的金属组织粗大化。

低变形阻抗区域30’的宽度，优选为与金属体M2的延伸方向正交的表面内所取的金属体M2的横截面中的横截面宽度尺寸的3倍以内。通过将低变形阻抗区域30’设为这种条件，可以在将伴随扭转的低变形阻抗区域30’的变形抑制到最小限度的同时，产生较大的剪切变形，可以提高金属体M2的金属组织的微细化效率。

上述冷却装置65为水冷装置，但并不限于水冷装置，只要可以使由加热装置64加热的区域成为局部的区域的可冷却的装置就可以，也可以是空气冷却、也可以是励磁冷却，可以使用适当的冷却装置。

特别地，通过将盛水容器66部分用作适宜的真空室，并使真空室的内部空间达到等于或小于大约500hPa的真空状态，在低变形阻抗区域30’形成于真空中时，可以防止在低变形阻抗区域30’的表面上形成气体成分反应膜。因此，后续步骤中的处理可以减轻。

此外，当金属体M2在这样的真空中被加热时，电子束加热装置可以可被用作加热装置64，此外，可以利用自冷却功能来冷却金属体M2以对抗电子束加热，因此，低变形阻抗区域30’可被设置为具有极小的宽度尺寸，从而可以在低变形阻抗区域30’产生极大的剪切变形。

此外，通过采用在真空中形成低变形阻抗区域30’，可以向低变形阻抗区域30’部分施加由给定元素形成的颗粒的离子掺杂。

通过这种方式，通过向低变形阻抗区域30’施加离子掺杂，低变形阻抗区域30’会转变成具有微细化金属组织，与此同时由于离子化颗粒被注入低变形阻抗区域30’，因此可以形成高功能化金属体。特别地，通过在将金属组织转变成微细化晶体组织的同时注入颗粒，颗粒可以注入得比常规离子掺杂更深，与此同时，注入的颗粒可以充分混合在金属体M2中。此外，可以消除因注入颗粒而在金属体M2中产生的金属组织损伤。

此外，除了实施给定颗粒的离子掺杂以外，还可以向低变形阻抗区域30’喷射具有规定成分的粉末材料。

通过向低变形阻抗区域30’喷射粉末材料，金属体的金属组织M2会转变成微细化晶体组织，与此同时，粉末材料可以机械式混合在低变形阻抗区域30’中，因此，可以形成高功能化金属体。特别地，即使是具有利用传统铸造难以形成的成分的金属体也可以容易地形成，并且在具有除金属以外的成分的粉末材料被喷射到低变形阻抗区域30’时，可以制造出新材料。

在此，在具有规定成分的粉末材料喷射到低变形阻抗区域30’时，并不总是必须实施真空中的操作，还可以实施常规压力状态中的操作。

除了如前所述在真空中在减压状态形成低变形阻抗区域30’以外，还可以在盛水容器66部分中形成加压室，并使加压室达到高压状态，由此形成低变形阻抗区域30’。

通过这种方式，当低变形阻抗区域30’在高压状态形成时，通过利用高压对低变形阻抗区域30’产生的加压功能，预期可以提高将金属组织转变成微细化晶体组织时的效率。

特别地，除了通过向加压室供应惰性气体而向加压室施加压力以外，还可以通过施加活性气体而施加压力。

通过在活性气体气氛中形成低变形阻抗区域30’，在将金属体的金属组织M2转变成微细化晶体组织的同时，具有活性气体的反应区域可形成低变形阻抗区域30’的表面上，因此，不但能够通过在低变形阻抗区域30’上实施表面改质而形成所要的表面涂层，而且能够由于与活性气体之间的反应而产生强应变，或是实现表面涂覆，因此，可以形成高功能化金属体。

特别地，当氮气被用作活性气体时，在将金属体的金属组织M2转变成微细化晶体组织的同时，可以氮化低变形阻抗区域30’，因此，随着将金属组织转变成微细化晶体组织，可以以低成本供应具有高强度和高延展性并且被氮化处理的高功能化金属体M2。

此外，当含碳气体例如甲烷气体和/或一氧化碳气体被用作活性气体时，在将金属体的金属组织M2转变成微细化晶体组织的同时，碳化处理可以施加在低变形阻抗区域30’，因此，随着将金属组织转变成微细化晶体组织，可以以低成本供应具有高强度和高延展性被并氮化处理的高功能化金属体M2。

在此，在活性气体被供应到加压室时，并不总是必须处在高压状态，而是使加压室内处于活性气体气氛就足够了。

此外，除了使惰性气体或活性气体与低变形阻抗区域30’接触以外，可以使惰性液体或活性液体与低变形阻抗区域30’接触。

也就是说，可以通过将前述STSP设备直接浸没在惰性液体或活性液体中而形成低变形阻抗区域30’。

通过这种方式，通过在惰性液体或活性液体中形成低变形阻抗区域30’，低变形阻抗区域30’的形成条件可以稳定化，金属组织可以均质地转变成微细化晶体组织。

特别地，通过在惰性液体或活性液体中加热金属体M2而形成低变形阻抗区域30’，可以将惰性液体或活性液体用作冷却剂，因此，冷却效率可被提高。

此外，相对于完成了剪切变形的部分，可以随后利用惰性液体或活性液体冷却而实施淬火，因此，可以形成高功能化金属体。

在此，当通过在惰性液体或活性液体中加热金属体M2而形成低变形阻抗区域30’时，会产生一种可能性，即低变形阻抗区域30’部分的加热效率降低。

这样，在形成低变形阻抗区域30’时，如果通过降低金属体M2中的低变形阻抗区域30’的形成区的周围的导热率，则可以构造成通过惰性液体或活性液体来抑制施加到低变形阻抗区域30’的热量的扩散。因此，可以高效地实施金属体M2在液体中的加热。

具体地讲，空气喷嘴(图中未示出)被安置在将被加热的低变形阻抗区域30’附近，并且通过从空气喷嘴施加气泡状气体，气泡区产生在低变形阻抗区域30’的形成区周围，因此，可以产生由气泡形成的绝热层，由此导热率可以减小。因此，可以极其容易地减小导热率，因此，可以高效地实施金属体M2在液体中的加热。

特别地，如果从空气喷嘴中供应的气泡状气体是氮气或含碳气体例如甲烷气体和/或一氧化碳气体，则可以对低变形阻抗区域30’施加氮化处理或碳化处理。

此外，如果金属体M2是具有中空部分的中空圆筒体，那么通过使中空部分达到减压状态，可以在对低变形阻抗区域实施剪切变形的同时使金属体通过收缩而在低变形阻抗区域向着中空部分变形，因此，金属组织可以进一步转变成微细化晶体组织。

或者，作为相反的情况，通过将中空部分设置为高压状态，可以在实施剪切变形的同时通过膨胀而使金属体在低变形阻抗区域变形，因此，金属组织可以进一步转变成微细化晶体组织。

通过这种方式，即使中空部分达到减压状态或高压状态，也可以在规定压力下向中空部分内供应惰性气体或活性气体，或是惰性液体或活性液体。特别地，在需要中空部分达到减压状态时，可以通过将金属体外侧置于加压状态而相对地实现减压状态。

STSP设备如上述那样构成，在通过扭转在金属体M2上形成的低变形阻抗区域30’而使金属组织微细化时，将金属体M2安装在STSP设备上，一边通过冷却装置65冷却低变形阻抗区域30’的两侧，一边通过加热装置64加热低变形阻抗区域30’。

这里，由加热装置64进行的加热，一直进行到低变形阻抗区域30’的温度变为金属体M2中所发生的应变的恢复软化温度或再结晶温度以上，在变为恢复、再结晶温度以上时，通过旋转装置，以金属体M2的中心轴为旋转轴使非低变形阻抗区域绕旋转轴旋转，来将低变形阻抗区域30’扭转。

由旋转装置进行的非低变形阻抗区域的旋转为1至20rpm。旋转圈数为1/2圈以上，旋转圈数愈多愈会产生较大的剪切变形，可以提高金属组织的微细化效率。

另外，由加热装置64将金属体M2加热的温度为恢复、再结晶温度以上，但最好控制在对金属结晶粒的粗大化开始产生影响的温度以下。

在本实施例中，可以构造成使金属体M2的形成低变形阻抗区域30’的一端被固定，另一端被旋转。然而，叠加着低变形阻抗区域30’的两侧可以分别沿相反方向旋转。

通过这种方式，低变形阻抗区域30’被扭转，并且然后，将该低变形阻抗区域30’冷却。在上述的实施例中，采用不能使金属体M2沿着延伸方向移动、但可以将金属体M2沿着延伸方向移动的结构，从而能够使金属体M2的低变形阻抗区域30’的位置移动，能够对金属体M2连续地通过扭转实施剪切处理，从而可以做成在较大范围的区域中将金属组织微细化的金属体M2。

此外，除了使金属体M2可沿金属体M2的延伸方向移动以外，可以使由加热装置64和冷却装置65构成的剪切变形部62可沿金属体M2的延伸方向移动。

此外，通过将金属体M2沿其延伸方向的运动或剪切变形部62沿金属体M2的延伸方向的运动设置为往复移动，剪切处理金属体M2中的具有规定宽度的区域内反复进行，由此金属组织转变成微细化晶体组织。

另外，在一些情况下，对于每一形成于金属体M2的所需位置上的低变形阻抗区域30’，通过旋转装置调整金属体M2的旋转速度，或是调整加热条件或冷却条件，金属组织转变为微细化晶体组织的程度被调节，因此，可以调整金属体M2的强度或延展性。因此，可以形成强度被部分提高或延展性被提高的金属体M2。

图15是由上述STSP设备处理前的铝合金即Al5056的电子显微镜照片，图16是由STSP设备处理后的Al5056的电子显微镜照片。由此可知，通过使金属体M2剪切变形，能够将原来60至70μm的金属组织的结晶粒微细化到5μm以下。

此外，该结晶粒的微细化是通过研究了加热、冷却的条件而设定的，例如如果由电子束只对极狭窄的区域加热且加热到较深的部位，而在该区域外通过自身冷却而保持低温，就可以将低变形阻抗区域与非低变形阻抗区域的边界部做得宽度很窄，而使强应变集中于低变形阻抗区域，所以可以使结晶粒径微细化到数十纳米到十纳米的程度。

此外，图17是对将铁基材料S45C由上述STSP设备处理后的金属体，与实施了与STSP设备的处理同样的热过程的退火处理后的金属，比较屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率的结果，可以看出，通过由STSP设备进行处理，不会增加均匀伸长率，而能够提高屈服强度及抗拉强度。

再者，图18是对将铝基材料Al5056通过上述STSP设备处理后的金属体，与实施了与STSP设备的处理同样的热过程的退火处理后的金属体，比较屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率的结果，可以看出，通过STSP设备进行的处理，与S45C的情况同样，不会增加均匀伸长率，而能够提高屈服强度及抗拉强度。

在此，在前述STSP设备中，从其结构可以清楚地理解，存在一种可能性，即在非低变形阻抗区域被旋转装置旋转时，低变形阻抗区域30’的旋转轴线部分不能产生充分的剪切变形，因此，会形成金属组织不能充分地转变成微细化晶体组织的区域。

这样，在本实施例的STSP设备中，在通过加热装置64加热金属体M2以形成低变形阻抗区域30’时，加热装置64在加热时的加热分布为，旋转轴线区域为非中心。

也就是说，如本实施例中所述，在加热装置64由高频加热线圈构成时，高频加热线圈的中心轴线偏离由旋转部63旋转的金属体M2的旋转轴线。由于这一方案，在低变形阻抗区域30’中，可以设置旋转轴线区域为非中心的加热分布，因此，可以防止产生金属组织在旋转轴线区域不能转变成微细化晶体组织的区域，由此可以均匀地将金属组织转变成微细化晶体组织，即使是在STSP设备中。

通过这种方式，通过调整加热装置64的配置，可以以旋转轴线区域为非中心的状态产生加热分布，由此旋转轴线区域的金属组织可确实转变成微细化晶体组织。

下面描述防止在STSP设备将金属组织转变成微细化晶体组织时产生不均匀性的方法。也就是说，叠加着低变形阻抗区域30’的非低变形阻抗区域之一沿着基本上与金属体M1的延伸方向正交的方向相对于另一非低变形阻抗区域移动，因此，通过这种移动在低变形阻抗区域30’的旋转轴线区域中产生剪切变形，由此可以防止在将金属组织转变成微细化晶体组织时产生不均匀性。

也就是说，也可以在STSP设备中组装如后文所述的振动施加装置47，一边扭转低变形阻抗区域30’一边使之振动。

或者，也可以通过使旋转轴本身与圆棒体的金属体M2的几何中心偏移，来使低变形阻抗区域30’的旋转轴的区域发生剪切变形，防止金属组织的微细化不均匀。

此外，通过将用于使金属体M2形成为规定形状的成形导向体接触低变形阻抗区域30’，可以由成形导向体产生施加在低变形阻抗区域30’的变形应力，因此，还可以防止将金属组织转变成微细化晶体组织时的不均匀性。

特别地，在低变形阻抗区域30’中，由于变形阻力降低，可以容易地实施形成给定形状的部分的成形，并且可以同时进行向规定形状的变形和消除将金属组织转变成微细化晶体组织时的不均匀性。

具体地讲，如图19所示，作为成形导向体，例如，拉延模69接触低变形阻抗区域30’。因此，在通过剪切变形在低变形阻抗区域30’将金属组织转变成微细化晶体组织时，可以利用拉延模69向金属体M2施加拉延处理。

特别地，在图19，拉延模69连接着图中未示出的加热器，以获得预期温度。也就是说，拉延模69可被用作加热装置。

这样，可以局部加热金属体M2与拉延模69相接触的接触部分，因此，低变形阻抗区域30’可以容易地形成。

或者，用于被冷却水流经的水通道(图中未示出)等可以形成在拉延模69内，以使得拉延模69可以被用作冷却装置，以冷却低变形阻抗区域30’。

在拉延模69被用作冷却装置时，如图20所示，可以局部冷却金属体M2与拉延模69相接触的接触部分，这样，在剪切变形之，拉延模69有效地冷却低变形阻抗区域，因此，制造效率可被提高。

此外，在将低变形阻抗区域30’冷却到规定温度、特别是适宜温度进行成形加工的温度后，可以利用成形导向体对金属体M2实施成形加工。

在此，为了便于解释，图19中省略了冷却装置，图20中省略了加热装置。

成形导向体并不局限于拉延模69。在使用用于形成阳螺纹的模具或刀具时，可以实施螺纹加工或滚齿加工。

图21是上述STSP设备的变形例的概略说明图。在该STSP设备中设有供给金属体M2’的供给部70及收容被剪切变形后的金属体M2’的收容部71。

对供给部70供给卷绕在所需的卷筒上的金属体M2’，一边用未图示的拉伸用具将金属体M2’拉伸成直线状一边进给。

在收容部71中，通过未图示的卷绕用具将被剪切变形后的金属体M2’卷绕到卷筒上而加以收容。

并且，在STSP设备中，在供给部70与收容部71之间，沿着金属体M2’的延伸方向分别隔开规定间隔地在设有多个剪切变形部62’，并且在相邻的剪切变形部62’、62’的间设置有旋转部63’，通过该旋转部63’使金属体M2’围绕与金属体M2’的延伸方向大致平行的旋转轴旋转，而使剪切变形部62’部分的金属体M2’剪切变形。

在剪切变形部62’上设置有用于加热金属体M2’的高频率加热线圈64’及用于将冷却金属体M2’的冷却水排出的第一排水口65b’和第二排水口65c’，并且使高频率加热线圈64’位于第一排水口65b’与第二排水口65c’之间，而使由高频率加热线圈64’对金属体M2’的加热区域为微小的范围。

在本实施例中，在旋转部63’上设置抵接于金属体M2’上的旋转辊，通过该旋转辊使金属体M2’旋转。并且，在相邻的旋转部63’中，使各自旋转辊的旋转方向互为相反方向。

在这样构成的STSP设备中，以供给部70与收容部71为金属体M2’的进给机构来进给金属体M2’，从而可以对金属体M2’实施多次的剪切变形。

或者还可以，例如在沿着金属体M2’的延伸方向以规定间隔T设置N处剪切变形部62’的情况下，如果以供给部70及收容部71为金属体M2’的运送机构、以规定间隔T及等距离来进给金属体M2’，则能够在T×N的长度区域中一次实施剪切变形，所以在停止剪切变形并将金属体M2’进给T×N的距离后，再次开始剪切变形，重复以规定间隔T及等距离进给金属体M2’的动作。由此可以提高制造效率。

另外，在这种情况下，N为偶数，也可以不如图21所示那样，在剪切变形部62’与剪切变形部62’的间都设置旋转部63’，而是隔一个地设置旋转部63’。

下面解释第二实施例的STSP设备，其为对第一实施例的STSP设备所作改进。在第二实施例的STSP设备中，通过加热金属体而形成的低变形阻抗区域被允许沿金属体延伸方向移动。

图22是第二实施例中的STSP设备的概略说明图，图23是图2中去掉一部分后的放大图；

第二实施例的STSP设备包括：旋转处理部102，其支撑着被加工的棒状金属体M3并且作为旋转装置来旋转金属体M3，以及加热处理部103，其加热金属体M3’被旋转处理部102支撑的部分，并且被用作低变形阻抗区域形成装置，以形成低变形阻抗区域。这里，在本实施例中，金属体M3被描述为棒状体具有圆形横截面的，然而，金属体M3并不局限于具有圆形横截面的棒状体。例如，金属体可以是圆柱体，其包含沿着金属体M3的延伸方向延伸的中空部分，或者在某些情况下，金属体M3可以仅仅是带角棒体。

旋转处理部102包括：滑轨105，其安装在基台104的上表面上并且朝向水平方向延伸，滑台106其可滑动地安装在滑轨105并且沿滑轨105滑动，扭转电机107其安装在滑台106的一端，以及固定支撑体108，其安装在滑台106的另一端并且固定支撑着由扭转电机107旋转的金属体M3的一端。

此外，第一突出件110突伸在滑台106一端的下表面中，该第一突出件与以阳螺纹的形式形成的进退操作轴109啮合，这种构造使得，利用与进退操作轴109的一端联动连接的进退操作电机111旋转进退操作轴109，滑台106沿滑轨105水平滑动。

滑轨105在本实施例中是圆柱形棒状体，并且在以规定距离彼此相隔地竖立在基台104的上表面上的第一支持壁112和第二支持壁113之间延伸。特别是在本实施例中，两个滑轨105以彼此相隔的方式平行地设置在水平面上。在图22和图23中，附图标记114表示第一辅助支撑体，其辅助支撑滑轨105，附图标记115表示第二辅助支撑体，其也辅助支撑滑轨105。特别地，在第二辅助支撑体115中，进退操作轴109的一端被可旋转地支撑着。

滑台106由具有规定尺寸的板状体构成，其中第一突出件110在滑台的下表面一端向下突伸，第二突出件116在滑台的下表面另一端向下突伸。还是在第一突出件110和第二突出件116中，形成有分别被滑轨105插入的插孔，通过将滑轨105插入所述插孔中，由此将滑台106安装在滑轨105上，从而使得滑台106可沿滑轨105滑动。

扭转电机107固定安装在滑台106的一端，扭转电机107的输出轴上装有用于固定金属体M3的安装用金属配件117。在安装用金属配件117中，形成了被金属体M3的一端插入的插孔。

固定支撑体108面对着扭转电机107竖立在滑台106的另一端，特别地，固定支撑体108包括支撑框架108a和附设在所述支撑框架上的离合机构部108b。

在离合机构部108b中，形成有被金属体M3插入的插孔108c，金属体M3在插入插孔108c中后被固定安装离合机构部108b的旋转板上，因此，通过在连接状态和断开状态之间对离合机构部108b进行切换操作，金属体M3被在不可旋转状态和可旋转状态之间切换。

在滑台106的上表面上，形成了用于将金属体M3可旋转地支撑在预期位置的第一旋转支撑体118和第二旋转支撑体119。第一旋转支撑体118被形成为靠近扭转电机107，第二旋转支撑体119被形成为靠近固定支撑体108。

在第一旋转支撑体118和第二旋转支撑体119的上部，分别以可旋转的方式枢装着四个基本上平行于金属体M3延伸的导辊118a，如图24所示，由导辊118a构成的结构基本上围绕着金属体M3等距布置，以便支撑金属体M3。

加热处理部103布置在第一旋转支撑体118和第二旋转支撑体119之间，特别地，加热处理部103包括加热部120，其通过加热金属体M3的一部分来降低变形阻力，以及第一冷却部121和第二冷却部122，它们安置在加热部120的良策，用于使通过加热部120的加热而形成的低变形阻抗区域为最小区域。第一冷却部121和第二冷却部122在通过加热而降低变形阻力的情况下通过分别冷却低变形阻抗区域的两侧而增大变形阻力，并且用作非低变形阻抗区域的形成装置。

如图23所示，本实施例中的加热部120包括围绕着金属体M3缠绕的高频加热线圈123。在此，加热部120并不局限于包括高频加热线圈123，还可以由等离子体、激光、电磁感应体或气体燃烧器进行加热。

第一冷却部121和第二冷却部122分别包括喷嘴121a和122a，其中水和空气被供应到喷嘴121a和122a，水被喷射到金属体M3，以使金属体M3被冷却。第一冷却部121被安置成靠近扭转电机107，第二冷却部122被安置成靠近固定支撑体108。

利用第一冷却部121和第二冷却部122冷却金属体M3，从而将通过加热部120的加热而形成的低变形阻抗区域限定在最小区域，可以如后文所述将金属体M3上产生的扭转区最小宽度区，从而产生大的剪应力。

为了在第一冷却部121和第二冷却部122中喷水，加热处理部103被容纳在壳体124内侧。附图标记125表示竖立在基台104上的支撑柱，其支撑着用于安装壳体124的安装台126。在壳体124和安装台126中，形成有排水通道127，用于将第一冷却部121和第二冷却部122喷出的水排放到壳体124中，这种构造使得储存在壳体124下部的水通过排水通道127排除。在这种结构中，从排水通道127排出的水被形成在滑台106上表面的排水槽128接收，然后，水被进一步排放。

此外，在壳体124内，为了防止从第一冷却部121和第二冷却部122喷出的水溅到加热部120上，围绕着加热部120形成了防水壳体129。

在防水壳体129上，设有温度测量传感器130，用于由高频加热线圈123加热的金属体M3的测量温度。特别地，为了利用温度测量传感器130实现精确测量，供气管131以连通的方式连接至防水壳体129内侧并供应干燥空气。通过向防水壳体129内供应干燥空气，还可以防止第一冷却部121和第二冷却部122中喷射的水浸入加热部120中。

利用前述STSP设备扭转金属体M3，可以如下所述地施加剪应力。

首先，所要的金属体M3依次穿过设在固定支撑体108的离合机构部108b上的插孔108c、第二旋转支撑体119、壳体124内的高频加热线圈123、第一旋转支撑体118，然后插入安装用金属配件117的插孔中，接下来，金属体M3通过紧固安装在安装用金属配件117外侧的固定螺栓32而被固定安装，此外，金属体M3通过图中未示出的固定螺栓而被固定安装在离合机构部108b的旋转板上。

接下来，通过操作扭转电机107，金属体M3以预期旋转速度旋转。在此，离合机构部108b处于断开状态，从而金属体M3处在可旋转状态，以旋转整个金属体M3。金属体M3的旋转速度可以是大约1至100rpm。在此，金属体M3在某些情况下可以高速旋转。

此外，在开始旋转金属体M3的同时，开始利用高频加热线圈123加热金属体M3。通过在旋转的同时加热金属体M3，可以均匀地加热金属体M3。

在金属体M3达到所要的冷却起始温度时，开始从第一冷却部121和第二冷却部122的喷嘴121a和122a喷水，以便冷却形成在金属体M3两侧的变形阻抗区域。

然后，金属体M3被高频加热线圈123进一步加热，以使金属体M3达到高于冷却起始温度的扭转起始温度，此时离合机构部108b被设置在连接状态，以使得金属体M3的一侧处于不可旋转状态。

这样，金属体M3的一侧处于不可旋转状态，而金属体M3的另一侧处于可被扭转电机107旋转的状态，因此，可以在金属体M3的低变形阻抗区域产生扭转。在此，扭转起始温度设置成高于金属体M3的金属的恢复温度或再结晶温度，然而，优选将温度控制为低于对金属结晶颗粒粗大化开始产生影响的温度。

此外，通过与设置在连接状态的离合机构部108b一起操作进退操作电机111，滑台106可沿滑轨105滑动，因此，金属体M3的低变形阻抗区域的形成位置被移动。

这样，剪应力可以沿着金属体M3的延伸方向连续施加在金属体M3上。滑台106的移动速度可以是大约1至200cm/min，并且在考虑到扭转电机107的旋转速度的情况下，将该移动速度优选地设置为适合于金属体M3。

在滑台106移动了规定距离后，高频加热线圈123的加热停止，然后滑台106通过反向旋转的进退操作电机111而返回到初始位置。

然后，在金属体M3的温度下降到规定温度时，停止从第一冷却部121和第二冷却部122的喷嘴121a和122a喷水，金属体M3被从STSP设备中取出。

在前述实施例中，只在被进退操作电机111往复移动的滑台106前进行程中通过扭转金属体M3施加剪切应力；然而，也可以在滑台106的返回行程中进行扭转金属体M3，并且在这种情况下，扭转电机107的旋转方向可以掉转。此外，通过往复移动滑台106多次，剪切应力可以反复施加在金属体M3上。

在前述STSP设备中，加热部120的高频加热线圈123可以被缠绕为与金属体M3之间的距离基本上一致。在加热部120的高频加热线圈123被缠绕为与金属体M3之间的距离不是基本上一致时，金属体M3被高频加热线圈123加热的被加热中心，也就是最大程度上被加热的部分，可以被设置在从由扭转电机107旋转的金属体M3的旋转轴线、即低变形阻抗区域的扭转旋转轴线偏离的方向上，因此，足够的剪应力也能施加在旋转轴线部分的金属上，所以，可以使金属体的金属组织M3均匀地获得微细化晶体组织。

此外，通过形成一个振动装置，其在第一旋转支撑体118或第二旋转支撑体119中的至少一个处沿着与金属体M3的延伸方向基本正交的方向的振动金属体M3，可以向旋转轴线部分的金属施加扭转所需的足够的剪应力。所以，可以使金属组织M3均匀地获得微细化晶体组织。作为振动装置，可将一个振动器简单地附加在第一旋转支撑体118或第二旋转支撑体119上。

另外，在壳体124内，通过施加活性气体例如氮气或甲烷气体和/或一氧化碳气体等，所要的反应膜可以形成在非变形阻抗区域的表面上。

特别地，通过由活性气体等在壳体124内形成高压气氛，可以预期，由于向低变形阻抗区域施加高压而提高金属组织的微细化效率。

或者，在向壳体124内注入液体之后，可在液体中形成非变形阻抗区域。在此，不再需要从喷嘴21a和22a喷水，同时可以提高金属体M3的冷却效率。在这种情况下，还优选形成前述防水壳体129并且其中供应所要的空气，以使金属体M3被高频加热线圈123确实地加热。

特别地，通过向防水壳体129内供应活性气体例如氮气或甲烷气体和/或一氧化碳气体，可以在非变形阻抗区域的表面上形成所要的反应膜。

此外，如果液体被注入壳体124中，还可以同时实施淬火，因此，通过调节注入壳体124内的液体的温度，可以实施所要的淬火或冷却。

在此，通过使成形导向体接触金属体M3的非加热部分，金属组织可以转变成微细化晶体组织，还能够以规定形状形成金属组织。

当前述旋转处理部102、安装该旋转处理部102的滑台106以及使滑台106滑动的滑动机构以适合于容纳在电子束照射装置的内腔中的方式安装在该内腔中后，可以施加用于加热金属体的电子束，并且可以通过金属体自冷却作用来冷却金属体，而不需要任何冷却装置，因此，低变形阻抗区域的形成效果可以提高。

下面解释第三实施例的STSP设备，其为对第二实施例的STSP设备的改进。利用第三实施例的STSP设备，可以连续处理沿一个方向细长延伸的金属体。

图25是第三实施例中的STSP设备的概略说明图，图26是其主要部分的放大图，图27是其主要部分的侧视图。

第三实施例的STSP设备被构造成夹设在沿一个方向细长延伸的金属体M4的中部，其中从金属体M4的输送步骤的上游侧开始设有第一低变形阻抗区域形成部210、变位施加部220和第二低变形阻抗区域形成部230。在图25中，附图标记240和250分别表示输送导向部，其中装有导辊201的导向框架202通过支撑支柱203而以所要的间隔安装在预期高度上。

第一低变形阻抗区域形成部210是通过沿金属体M4的进给方向配置下列元件而构成的：一对第一进给辊211，它们用于进给金属体M4，一对第一输送抑制辊212，它们抑制由后面阶段的变位施加部220施加在金属体M4上的移动输送，第一加热器213其通过加热金属体M4形成第一低变形阻抗区域，以及第一冷却器214，其冷却由第一加热器213形成的第一低变形阻抗区域的侧缘，以便增大金属体M4的变形阻力。在图25至图27中，附图标记215表示金属体M4的第一进给导向件，附图标记216表示用于控制第一低变形阻抗区域形成部210、变位施加部220和第二低变形阻抗区域形成部230的控制部230。

此外，第二低变形阻抗区域形成部230是通过沿金属体M4的进给方向配置下列元件而构成的：金属体M4的第二进给导向件235，第二加热器233，其第二低变形阻抗区域通过加热金属体M4，第二冷却器234，其冷却由第二加热器233形成的第二低变形阻抗区域的侧缘，以便增加金属体M4的变形阻力，一对第二进给辊231，它们用于进给金属体M4，以及一对第二输送抑制辊232，它们抑制由前面阶段的变位施加部220施加在金属体M4上的移动输送。

特别地，在第二低变形阻抗区域形成部230中，为了将第二加热器233形成的第二低变形阻抗区域的宽度设置在所要的宽度，第三冷却器237设置在进给导向件235和第二加热器233之间。

在第一低变形阻抗区域形成部210和第二低变形阻抗区域形成部230中，所述一对第一进给辊211和所述一对第二进给辊231具有相同的结构，所述一对第一输送抑制辊212和所述一对第二输送抑制辊232也具有相同的结构，第一加热器213和第二加热器233也具有相同的结构，第一冷却器214和第二冷却器234也具有相同的结构，第一进给导向件215和第二进给导向件235也具有相同的结构，第一低变形阻抗区域形成部210和第二低变形阻抗区域形成部230之间的差别仅在于这些元件的布置。

下面结合图26和图27解释第一低变形阻抗区域形成部210。

第一低变形阻抗区域形成部210是通过在具有矩形框架形状的基台框架218上沿金属体M4的进给方向顺序配置下列元件而构成的：第一进给辊211，所述一对第一输送抑制辊212，第一加热器213，第一冷却器214，以及第一进给导向件215。

所述一对第一进给辊211被构造成将金属体M4夹持在安置于金属体M4上侧的上部进给辊211a和安置于金属体M4下侧的下部进给辊211b。如图27所示，通过与下部进给辊211b联动连接的驱动电机211c旋转下部进给辊211b，可以进给夹持在上部进给辊211a和下部进给辊211b之间的金属体M4。

特别地，相对于上部进给辊211a，利用第一推压弹簧211e向下推压装有上部进给辊211a的上部进给辊支撑体211d，金属体M4被以规定压力夹持在上部进给辊211a和下部进给辊211b之间。在图26中，附图标记211f表示装有下部进给辊211b的下部进给辊支撑体，附图标记211g表示第一支撑支柱，其将上部进给辊支撑体211d支撑在下部进给辊支撑体211f上方。

在此，在本实施例中，金属体M4由具有圆形横截面的圆棒体形成，其沿一个方向延伸，并且上部进给辊211a和下部进给辊211b与金属体M4相接触的接触表面呈弧形下凹。

所述一对第一输送抑制辊212被构造成将金属体M4安置于金属体M4上侧的上部抑制辊212a和安置于金属体M4下侧的下部抑制辊212b之间。

特别地，相对于上部抑制辊212a，利用第二推压弹簧212e向下推压装有上部抑制辊212a的上部抑制辊支撑体212d，金属体M4被以规定压力夹持在上部抑制辊212a和下部抑制辊212b之间。在图26中，附图标记212f表示装有下部抑制辊212b的下部抑制辊支撑体，附图标记212g表示第二支撑支柱，其将上部抑制辊支撑体212d支撑在下部抑制辊支撑体212f上方。

利用升降操作手柄212j操纵与第二推压弹簧212e的上部相接触的升降板212h，所述一对第一输送抑制辊212可以被升高或降低。通过调整升降板212h的高度，可以调节上部抑制辊212a和下部抑制辊212b对金属体M4的夹持力。

上部抑制辊212a和下部抑制辊212b与金属体M4相接触的接触表面也呈弧形下凹，这一点与上部进给辊211a和下部进给辊211b与金属体M4相接触的接触表面相同。特别地，相对于上部抑制辊212a和下部抑制辊212b，在它们与金属体M4相接触的接触表面中，多个接合槽212k沿周面形成，以防止金属体M4在所述一对第一输送抑制辊212处金属体M4绕大致平行于金属体M4延伸方向的旋转轴线的旋转而旋转，金属体M4的所述旋转是由变位施加部220施加的，如后文所述。

在此，如果需要可靠地防止金属体M4在所述一对第一输送抑制辊212处旋转，可以设置多对所述一对第一输送抑制辊212。

第一加热器213可以由围绕着金属体M4缠绕的高频加热线圈213a构成。在此，第一加热器213并不局限于高频加热线圈213a并且还可以采用等离子体、激光、电磁感应等加热方式，或是气体燃烧器加热方式。

第一冷却器214包括：筒形喷水管214a，其内表面上形成有多个喷水口，以及供水管214b，其向喷水管214a供水。在图26中，附图标记214c表示壳体，其用于防止从喷水管214a喷出的水飞溅。

第一进给导向件215将四个导辊215b可旋转地枢装着在旋转支承体215a的上部，以使四个导辊215b分别大致平行于金属体M4延伸，并且旋转支承体具有与图24所示的第一旋转支承体118基本相同的结构。

第一低变形阻抗区域形成部210具有前述结构，并且如有必要，类似于第一冷却器214的冷却器可以设在所述一对第一输送抑制辊212和第一加热器213之间，以便冷却金属体M4，从而防止第一加热器213加热金属体M4的热量传递到所述一对第一输送抑制辊212部分。

第二低变形阻抗区域形成部230与前面描述的第一低变形阻抗区域形成部210之间的差异仅在于所述一对第一进给辊211、所述一对第一输送抑制辊212、第一加热器213、第一冷却器214和第一进给导向件215的布置，因此，不再进行解释。在此，第二低变形阻抗区域形成部230的第三冷却器237将从供水管供应的水直接喷射到金属体M4，而不使用第一冷却器214的喷水管214a。在图25中，附图标记237a表示壳体，其用于防止水在第三冷却器237中飞溅。

在本实施例中，变位施加部220包括旋转器，其绕平行于金属体M4延伸方向的旋转轴线旋转金属体M4，其中金属体M4被夹持在第一旋转辊220a和第二旋转辊220b之间，以便旋转金属体M4。

特别地，第一旋转辊220a和第二旋转辊220b各自的轴线分别与金属体M4的延伸方向以所要的角度相交，因此，金属体M4可以在旋转金属体M4的同时沿延伸方向进给。

在前述STSP设备中，在沿延伸方向进给金属体M4的同时，通过第一加热器213在第一低变形阻抗区域形成部210中和第二加热器233在第二低变形阻抗区域形成部230加热金属体M4，第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域被形成，然后，利用变位施加部220通过在由第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域叠加的非低变形阻抗区域旋转金属体M4，第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域分别通过剪切而变形。

在本实施例中，尽管金属体M4在变位施加部220中被旋转，但也可以利用适宜的超声波振动装置等接触金属体M4而振动金属体M4。

通过这种方式，在沿一个方向上延伸的金属体M4中以彼此相隔的方式形成彼此相隔规定距离的形成第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，与此同时，通过向位于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间的非低变形阻抗区域部分施加所要的变位运动，可以在金属体M4的输送过程中将金属组织转变成微细化晶体组织。

此外，用于时效处理的加热装置可以设在第二低变形阻抗区域形成部230的后续阶段，以便将金属体M4加热到所要的时效温度，从而实施时效处理。

或者，可以在第二低变形阻抗区域形成部230的后续阶段设置适宜的成形装置例如轧装置、拉延装置等，以便对金属体M4实施塑性成形。

特别地，如果金属体M4由中空圆柱体构成，则可以在第二低变形阻抗区域形成部230的后续阶段沿延伸方向切开金属体M4以形成平板状金属体。由于这一方案，可以极容易地制造具有微细化金属组织的平板金属体。

图28是通过振动而使金属体上形成的低变形阻抗区域剪切变形的设备。本发明人等将这种通过振动使低变形阻抗区域剪切变形、而使金属组织微细化的方法称为SVSP(Severe VibrationStraining Process，剧烈振动应变过程)法。图28是SVSP设备的一例的概略说明图。这里为了说明的方便，设金属体M1为在一个方向上延伸的方棒体，但也可以是其它形状。

在SVSP设备中，沿着金属体M1的延伸方向，在基台40上设有固定部41、剪切变形部42及振动部43。

在固定部41上，沿着金属体M1的延伸方向，设有第一限制体44及第二限制体45。第一限制体44限制沿着延伸方向进给的金属体M1在宽度方向上的移动，第二限制体45限制沿着延伸方向进给的金属体M1的在厚度方向上的移动，将金属体进退自如地固定。

也就是说，在第一限制体44中，由分别受支承体45a可旋转地支承的第一抵接辊44a及第二抵接辊44b来夹持固定金属体M1。

此外，在第二限制体45中，在夹着金属体M1竖立设置的第一支承体45a及第二支承体45b上，旋转自如架设着位于金属体M1的下方侧的下侧辊45c，及位于金属体M1的上方侧的上侧辊45d，由下侧辊45c及上侧辊45d来夹持固定金属体M1。

另外，下侧辊45c及上侧辊45d还可以分别使用适当的驱动装置来使第一限制体44的第一抵接辊44a及第二抵接辊44b旋转，来作为进给金属体M1的进给装置。图28中的附图标记46表示辅助金属体M1的送给的导辊。

振动部43包括沿着金属体M1的延伸方向设置的振动施加装置47及振动传播抑制体48。振动施加装置47对金属体M1施加规定的振动，振动传播抑制体48用来抑制由振动施加装置47施加给金属体M 1的振动沿着金属体M1传播。

振动施加装置47由位于金属体M1的下方的超声波振动体49及安装在该超声波振动体49的输出轴49a上的传播体50所构成。传播体50是将位于金属体M1的下方侧的下侧辊50a及位于金属体M1的上方侧的上侧辊50b可旋转地架设在做成U字状的支承架50c上而构成的，由下侧辊50a及上侧辊50b来夹持金属体M1。

并且，传播体50通过使超声波振动体49动作，以规定的振幅且以规定的频率沿上下方向振动，而使金属体M1沿上下方向振动。在本实施例中，由超声波振动体49产生振动运动，但也可以由超声波振动体49以外的装置、例如线性马达、压电元件、简单的凸轮机构等来产生振动运动。

例如，振动装置由凸轮机构构成，如图29所示，该凸轮机构被构造成使得，如后文所述，在形成于金属体M1中的低变形阻抗区域30附近，椭圆形凸轮55在金属体M1的一个表面侧形成，与此同时，包括弹簧等的从动弹性体56形成在另一表面侧，其中金属体M1被夹持在椭圆形凸轮55和从动弹性体56之间，金属体M1因椭圆形凸轮55的旋转运动而接受振动运动。在图29中，附图标记57表示从动弹性体56的固定体，附图标记58表示支撑板，其直接接触金属体M1并允许金属体M1进行稳定的振动。在此，凸轮并不局限于椭圆形凸轮55，而是可以是具有适宜形状例如多边形的凸轮。

关于超声波振动体49施加在金属体M1上的振动的振幅，只要能够如后文所述使形成在金属体M1中的低变形阻抗区域30部分的金属组织通过剪切变形转变成微细化晶体组织即可。基本上，可以基于构成金属体M1的金属的金属组织的颗粒尺寸和低变形阻抗区域30在金属体M1延伸方向上的宽度尺寸来确定所需的最小振幅。

由超声波振动体49产生的振动的振幅越大越能够使金属组织微细化，但在振动的振幅较大时，有可能在低变形阻抗区域30中发生难以复原的变形，因此，优选地以低变形阻抗区域30中不会发生难以复原的变形的最大振幅来使金属体M1振动。

这里，所谓的不会发生难以复原的变形，是指在半周期的振动中，低变形阻抗区域30可以复原为振动前的形状的振动的变形。而难以复原的变形，是指在半周期的振动中，低变形阻抗区域30不会复原至振动前的形状的变形。

由超声波振动体49施加给金属体M1的振动的频率，需要是如下的频率：在由振动而在低变形阻抗区域30中产生的由位移带来的应变被金属体M1的应变解消作用解消、或被金属组织的再结晶化作用解消之前，能够施加由与前面施加的位移不同的位移、即向反方向或不同的方向的位移而带来的应变的频率。该频率尽可能设定得较大。另外，施加给金属体M1的振动，不一定要施加高频率的振动，也可以例如对于低变形阻抗区域30施加半周期的振动那样、将低频率的振动仅施加较短时间。

这里所谓的低频率是将如下的时间作为1/4周期的振动频率，所述时间是指：能够在上述金属材M1的应变的解消作用或金属组织的再结晶化作用开始对于低变形阻抗区域30中产生的由位移所带来的应变起作用之前的期间内，低频率振动可以产生由下一个位移所带来的应变的最长时间。

在此，为了更高效地实施低变形阻抗区域30的剪切变形，希望金属体M1不只被第一限制体44固定，而且通过利用金属体M1自身的惯性将金属体M1固定。因此，希望在与由SVSP设备处理的金属体M1相对应的条件下施加振动，由此来选择允许通过自身惯性而被固定的振动施加条件。

振动传播抑制体48是与上述的第二限制体45相同的结构，在夹着金属体M1竖立设置的第一支承体48a及第二支承体48b上，可旋转地架设位于金属体M1的下方侧的下侧辊48c及位于金属体M1的上方侧的上侧辊48d，由下侧辊48c及上侧辊48d来夹持固定金属体M1，抑制由振动施加装置47施加给金属体M1的振动沿着金属体M1传播。

剪应变形部42由将金属体M1加热为预定温度的加热装置51及冷却装置52构成，该冷却装置52为了将由该加热装置51的加热而在金属体M1上形成的低变形阻抗区域抑制在预定的范围内而将金属体M1冷却。

在本实施例中，在加热装置51中使用高频率加热线圈，将该高频率加热线圈以规定圈数卷绕在金属体M1上，通过将金属体M1加热到预定温度，使变形阻抗降低，来形成低变形阻抗区域30。另外，加热装置51并不限于高频率加热线圈，也可以使用由电子束、等离子、激光、电磁感应等进行加热，或使用燃气燃烧器进行加热，或者利用电气短路进行加热。特别是在使用电子束作为加热装置51时，能够将金属体M1的延伸方向的低变形阻抗区域30的宽度做得很小，能够使更大的剪切应力作用在低变形阻抗区域30上，因此能够使金属组织进一步微细化。

冷却装置52由将从给水配管52a供给的水排出的第一排水口52b及第二排水口52c构成，通过从第一排水口52b及第二排水口52c排出的水来冷却金属体M1。图中的53是接收从第一排水口52b及第二排水口52c排出的水的盛水容器。54是与该盛水容器53连接的排水管。

在冷却装置52中，由从第一排水口52b及第二排水口52c排出的水对通过设置在第一排水口52b及第二排水口52c之间的加热装置51而形成的低变形阻抗区域30的两侧进行冷却，特别是通过调整第一排水口52b及第二排水口52c的配置位置，可以将低变形阻抗区域30做成与金属体M1的延伸方向的长度相比非常微小的区域。

这样，通过将低变形阻抗区域30做成沿着金属体M1的延伸方向的微小宽度，能够容易地在低变形阻抗区域30的部分中产生较大的剪切变形，能够提高金属组织的微细化效率。并且可以减小由振动运动带来的剪切变形的残余应变或残余变形。

此外，还可以通过冷却装置52将由加热装置51加热的低变形阻抗区域30迅速冷却，来进行淬火，从而提高金属组织已微细化的金属体M1的硬度。

金属体M1的冷却并不限于水冷，也可以是空气冷却或励磁冷却，只要能提高金属体M1的变形阻抗，哪种冷却方法都可以采用。

作为加热装置51和冷却装置52，可以采用各种加热器具和冷却器具，类似于前述STSP设备的加热装置64和冷却装置65。

在本实施例中，在第二限制体45与由高频率加热线圈构成的加热装置51之间设置了冷却装置52，并在加热装置51与振动施加装置47之间设置了冷却装置52，但是也可以将第二限制体45及振动施加装置47设置得比冷却装置52更近接于加热装置51，使第二限制体45与振动施加装置47的间隔尽可能短。

这样，通过尽量缩短第二限制体45与振动施加装置47的间隔，可以防止由振动施加装置47施加给金属体M1的振动的能量向低变形阻抗区域30以外的部分散失，可以有效地产生由振动的态量所带来的低变形阻抗区域30的剪切变形。

进而，也可以在夹持金属体M1的第二限制体45的下侧辊45c和上侧辊45d、以及辊动施加体47的传播体47的传播体50的下侧辊50a及上侧辊50b上附加冷却功能，通过这些辊45c、45d，50a、50b来夹持并冷却金属体M1。

在上述那样构成的SVSP设备中，在通过振动运动来使金属组织微细化时，将金属体M1依次进给通过固定部41、剪切变形部42、振动部43，一边通过剪切变形部42的冷却装置52冷却低变形阻抗区域30，一边由加热装置51加热金属体M1，形成低变形阻抗区域30。

这里，由加热装置51所进行的加热，一直进行到低变形阻抗区域30的温度变为金属体M1中所产生的应变的恢复软化温度或金属组织的再结晶温度以上，而在变为恢复、再结晶温度以上的时候，通过振动施加装置47使金属体M1的非低变形阻抗区域振动，在低变形阻抗区域30中产生剪切变形。另外，虽然通过加热装置51将金属体M1加热的温度为恢复、再结晶温度以上，但最好控制在开始产生金属结晶粒的粗大化影响的温度以下。

通过这种方式，通过使低变形阻抗区域30剪切变形，能够在金属体M1上几乎不会有外形形状变化而使金属组织微细化。

这里，在本实施例中，振动施加装置47使金属体M1的非低变形阻抗区域沿金属体M1的厚度方向即上下方向振动，但如上述图2所示，也可以沿金属体M1的宽度方向即左右方向振动，还可以通过复合了上下方向振动及左右方向振动的复合振动来进行振动，因此可以将振动施加装置47做成适当的构造。

在此，施加给金属体M1的振动并不限于与金属体M1的延伸方向大致正交的上下方向或左右方向的振动，而是只要在振动成分中至少含有与金属体M1的延伸方向大致正交的上下方向或左右方向的振动就可以。

在本实施例的SVSP设备中，如上所述，通过振动部43施加振动运动而在低变形阻抗区域30中产生剪切变形，同时将金属体M1沿延伸方向进给，从而可以使金属体M1的低变形阻抗区域30的位置发生移动，可以通过振动运动对金属体M1连续进行剪切处理，使金属组织在更大范围内微细化。

特别是通过低变形阻抗区域30完全横贯在一个方向上延伸的金属体M1，可以随着低变形阻抗区域30的移动而对金属体M1均一地实施剪切处理，能够形成金属组织的被大致均匀地微细化的金属体M1。

再者，根据情况，可以通过调整在金属体M1的所需位置上由剪切变形所产生的剪切应力的大小，来调整金属组织的微细化程度，从而调整金属体M1的强度或延展性，可以生成部分地提高了强度或延展性的金属体M1。

在本实施例中，金属体M1的形成有低变形阻抗区域30的一端是固定的，金属体M1的另一端被振动。然而，金属体M1的夹持着低变形阻抗区域30的两侧可以分别以彼此相反的相位振动。

此外，如果SVSP设备安装在用于对金属体M1进行热轧、冷轧或挤压成形的给定成形装置的后续阶段中，则可以对通过轧处理、挤出处理等沿延伸方向拉伸或拉延了的金属体的金属组织M1进行剪切变形处理，由此金属组织可以更容易地转变成微细化晶体组织。

通过这种方式，由上述SVSP设备及STSP设备在金属体上局部地形成低变形阻抗区域30、30’，与此同时，使该低变形阻抗区域30、30’剪切变形而将强应变施加施加于低变形阻抗区域30、30’，从而可以使金属组织微细化，可以提高金属体M1、M2的强度或延展性。

并且，如图1所示，在将金属体做成叠合了多个金属层的层叠体10的情况下，通过使形成各金属层的金属与相邻的金属层的金属一边进行微细化一边相互接合，可以生成一体化的金属体，并且可以提供金属成分在金属层的层叠方向上发生变化的金属体。

或者，如图30中金属体的剖面示意图所示，在切开了一部分的切开圆棒状的第一金属棒24的切开部分中插入第二金属材料25而做成一体化的复合金属棒26，通过将该复合金属棒2经STSP设备处理，可以将第一金属棒24的金属与第二金属材料25机械地混合，而生成新的合金。

此外，如图2所示，在金属体为混合了多种金属粉末的混合体的煅烧体16的情况下，通过将各金属粉末的金属组织一边微细化一边相互接合，能够生成紧密地一体化的金属体。特别是对以熔融法不能生成的组合的金属，也可以通过SVSP设备及STSP设备机械地接合，可以生成新的合金。

此外，如图3所示，在金属体为在多孔质体17的孔部中填充了金属粉末18而形成的填充体19的情况下，通过使各金属的金属组织一边微细化一边接合，可以生成一体化的金属体。特别是对于由熔融法无法生成的组合的金属，也可以通过SVSP设备及STSP设备机械地接合，可以生成新的合金。

再者，如图4所示，在金属体是将多种金属线材束在一起而形成的金属线束23的情况下，通过一边将各金属线材的金属组织微细化一边相互接合，就可以生成一体化的金属体。特别是对于由熔融法无法生成的组合的金属，也可以通过STSP设备机械地接合，可以生成新的合金。

特别地，金属体在到通过SVSP设备或STSP设备使金属组织微细化之前都做成中空筒状，在通过SVSP设备或STSP设备而使金属组织微细化的后，切开筒状的金属体的周面而成为板状体，从而可以很容易地提供板状的金属材料、且金属组织已被微细化的金属材料。

在上述SVSP设备及STSP设备中，通过调整由加热装置51、64所形成的低变形阻抗区域30、30’在金属体M1、M2的延伸方向的长度，及施加给低变形阻抗区域30、30’的剪切变形，则既可以在低变形阻抗区域30、30’的整个区域中进行剪切变形，又可以对低变形阻抗区域30、30’的一部分、例如低变形阻抗区域30、30’的中央区域或低变形阻抗区域30、30’的两端部或其中一个端部进行剪切变形。

此外，如有必要，利用SVSP设备和STSP设备将低变形阻抗区域结晶组织转变成微细化晶体组织的金属体可以在盐浴中经受急冷硬化。在这种情况下，通过使金属体从SVSP设备和STSP设备移经盐浴急冷硬化装置，可以高效地形成具有改进功能的金属体。

此外，相对于利用SVSP设备和STSP设备将低变形阻抗区域结晶组织转变成微细化晶体组织的金属体，通过向金属组织施加塑性成形同时防止金属组织变得粗大化，可以使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，因此拥有高强度或高延展性并且具有规定形状。

在此，当低变形阻抗区域的结晶组织转变成微细化晶体组织时，如前所述，温度被设置在相对低温，以防止如前所述转变成微细化晶体组织的晶粒产生粗大化尺寸，因此，在很多情况下将温度设置为低于塑性成形所需的成形温度。

在此，在进行塑性成形时，金属体被快速加热到给定成形温度，并且在短时间内在加热状态下进行塑性成形，以防止金属组织生长，因此，可以在塑性成形中抑制金属组织生长，以便消除有碍于金属组织具有高强度和高延展性的障碍。

此外，在实施了塑性成形之后，并非要将金属体的金属组织进行急冷直至达到常温，而是可以在将金属体的金属组织保持在防止金属组织生长的温度下对金属体进行时效处理。因此，可以进一步提高高强度和高延展性金属体的强度。

如前所述，在金属组织转变成微细化晶体组织的金属体中，如果金属体温度高于金属体再结晶温度，则已经转变成微细化晶体组织的金属组织会粗大化，从而导致将金属组织转变成微细化晶体组织所获得的益处消失。因此，在利用SVSP设备和STSP设备将金属组织转变成微细化晶体组织时，在利用SVSP设备和STSP设备进行处理之后，希望防止在等于或高于金属组织生长温度的温度下进行处理。

如上述那样将金属组织微细化后的金属体由于为高强度，所以在用作汽车部件时可以实现重量的减轻，减轻汽车重量在燃料消耗方面是有利的。

这样在汽车部件中使用的金属体是如下这样制造的。

首先，对具有所需成分的金属板实施前处理。在该前处理中，通过加热金属板后冷却，来对金属板的单相化、构成金属板的金属的粒子分散、以及金属板的残余应力等进行调整。

接着，通过由SVSP设备处理完成了前处理的金属板，使金属板的金属组织均匀地微细化，形成了高强度及高延展性的金属板。

特别是在金属板为铝合金的情况下，可以形成高强度及高延展性的大片铝合金板，能够通过锻造来形成复杂形状的罩或罩板。从而大幅地降低制造成本。

特别是在由锻造来制造罩或罩板等时，可以将用于与其它部件连接的凸缘或嵌合构造一体地成形，因此，通过进行多个部件的一体成形而能够降低成本，并且可以实现结构强度的提高。

如上所述，不仅通过SVSP设备使金属板形成所需的金属体，而且也可以对已成为具有所需成分的圆棒状的金属体，在进行前处理之后通过STSP设备进行处理，从而可以将金属板的金属组织均匀地微细化，形成高强度及高延展性的金属体。

由于这样形成的金属体为高延展性。所以，也可以在分离成各所需的容积之后，通过具有多个缸的锻造模具来进行锻造，从而如图31所示，形成具有复杂形状的车身框架插套80。

本实施例的车身框架插套80如图32所示，在汽车的车身框架90的各框架的连接部分中使用。通常通过在连接部焊接来连接各框架，但通过使用图31所示的车身框架插套80，不需要焊接作业而能够降低制造成本，并且比焊接更能提高结构的强度，可以提高可靠性。

在图31的车身框架插套80中，沿规定方向延伸地突设有，第一嵌合部85、第二嵌合部86、第三嵌合部及第4嵌合部88，分别用于插入分别沿不同方向延伸的第一框架81、第二框架82、第三框架83及第4框架84的四根框架81、82、83、84。

并且在各嵌合部85、86、87、88上设置有通过在锻造加工时插入柱体而形成的插入孔85h、86h、87h、88h，在该插入孔85h、86h、87h、88h中分别插入各框架81、82、83、84的前端部来进行连接。

作为另一种使用方式，对于例如转向轴那样的棒状体部件，通过SVSP法进行金属组织的微细化，从而可以提供高强度的棒状体。并且不仅可以将棒状体的金属组织均匀地微细化，也可以只将部分进行微细化，或只有一部分不做微细化等，使强度具有故意设置的偏差。

通过这种方式，在做成强度上具有故意设置的偏差的棒状体所构成的转向轴的情况下，通过在发生事故时由冲击故意地使转向轴断裂，而能够赋予冲击吸收性。

或者，在形成螺纹时，在对棒状体的部件通过SVSP法进行金属组织的微细化之后，利用SVSP法使金属体旋转来实施螺纹的辊制，从而可以容易地形成高强度的螺钉。

同样，在形成传动齿轮时，在对棒状体的部件通过SVSP法进行了金属组织的微细化之后，利用由SVSP法使金属体旋转，由所需的锻模来进行齿轮齿的成型，从而可以容易地形成高强度的变速齿轮。

如上所述，将金属组织微细化后的金属体，不仅可用于汽车部件，在用于半导体制造过程中所使用的溅射装置的溅镀靶材时也非常有用。

特别是由于可以生成所需成分的金属体，并且所生成的金属体可以生成均质的成分，同时金属组织比较微细，所以在半导体基板上表面上可以生成均质的金属膜，并且此种溅镀靶材能够以比ECAP法更低的价格制造。

该溅镀靶材是如下这样制造的。

首先，对于做成了所需成分的金属板实施前处理。在该前处理中，通过将金属板加热后冷却，来对金属板的单相化、构成金属板的金属的粒子分散、以及金属板的残余应力等进行调整。

接着，通过由SVSP设备对已完成前处理的金属板进行处理，将金属板的金属组织均匀地微细化。

在通过SVSP设备进行了金属组织的微细化之后，通过对金属板进行常温轧制、冷锻、热锻、或模锻等，来调整被微细化后的结晶组织的结晶方位，同时进行靶材形状的成形。

这样，通过调整被微细化后的结晶组织的结晶方位，就可以提供能够在半导体基板上表面上生成均质金属膜的溅镀靶材。

进而，在将金属板成形为靶材形状时，在将金属板成形为大致圆盘状的同时，在背面形成冷却用凹状槽。通过这样同时成形冷却用凹状槽，就可以缩短溅镀靶材的制造工艺，可以提供廉价的溅镀靶材。

特别是通过由SVSP设备使金属组织微细化，提高了金属板的成形性，所以通过冷锻或热锻而能够高精度地生成冷却用凹状槽。

另外，也可以在由SVSP设备将金属板的金属组织均匀地微细化之后，将金属板加热到可以抑制已被微细化的金属结晶粗大化的温度，来进行对金属板的残余应力的调整等。

作为其它的制造方法，也可以采取如下的方法，本制造方法中，将作为靶材的金属体做成具有所需成分的圆棒状的金属体。

首先对于金属棒而与上述金属板的情形，同样地实施前处理，以资实施调整金属棒的单一相化，及构成金属棒的金属的粒子分散，进一步调整金属棒的残余应力等。

接着，通过由STSP设备处理对完成了前处理的金属板进行处理，使金属棒的金属组织均匀地微细化。

在通过STSP设备进行金属组织的微细化后，每隔规定长度地将金属棒切断，通过冷锻或热锻而形成金属板。

对这样成形的金属板再如上述那样通过SVSP设备进行处理，使金属板的金属组织进一步微细化。然后，与上述金属板的情况同样，通过对金属板进行常温轧制、冷锻、热锻、或模锻等，来调整被微细化后的结晶组织的结晶方位，同时进行靶材形状的成形。

通过将STSP法及SVSP法组合来生成作为溅镀靶材的金属体，可以使之成为金属组织非常微细化的金属体，从而可以提供可在半导体基板上表面上生成均质的金属膜的溅镀靶材。

特别地，通过由STSP法处理金属棒，可以实现金属棒的成分的均质化，通过由更均质化的金属体生成溅镀靶材，可以提供可在半导体基板上表面生成均质的金属膜的溅镀靶材。

上述的SVSP法或STSP法不仅可以用于汽车部件或溅镀靶材的制造，通过对以下的材料使用，可以提供提高了特性的材料或部件。

在金属体为磁性体的情况下，通过由SVSP法或STSP法使该金属体的金属组织微细化而能够提高加工性，从而能够进行细线化等的微细加工。此外，根据情况，有可能提高磁化率。

在金属体为形状记忆合金的情况下，通过由SVSP法或STSP法使该金属体的金属组织微细化来提高加工性，从而能够进行更微细形状的加工。特别是在使用该形状记忆合金来形成用于组装电子设备的螺钉时，在废弃该电子设备时通过形状记忆而使螺钉的螺牙消失，从而很容易分解。

在金属体是贮氢合金的情况下，通过由SVSP法或STSP法将该金属体的金属组织微细化，有可能提高贮氢能力。进而，通过提高加工性而可以做成各种形状，可以形成具有贮氢功能的构造物。

在金属体是减振合金的情况下，通过由SVSP法或STSP法将此金属体的金属组织微细化来提高加工性，能够加工为更微细的形状。特别是通过将该减振合金的应用范围扩大到扬声器等的音响设备的构成部件中，可以实现音质的提高。

在金属体为电热材料的情况下，通过由SVSP法或STSP法使该金属体的金属组织微细化来提高加工性，从而能够加工成更微细的形状。

在金属体是生物材料的情况下，通过由SVSP法或STSP法将该金属体的金属组织微细化来提高加工性，从而能够加工成更微细的形状。

特别地，以往使用钛作为生物材料，但钛为高硬度所以加工性很差，存在成形成本高的问题，但通过由SVSP法或STSP法使金属组织微细化，使钛也可以锻造成形，从而能够以低成本形成规定形状的钛部件。

并且，由SVSP法或STSP法而使金属组织微细化的钛可以作为低杨氏模量且高强度的材料，还可以提高生物亲和性。

通过这种方式，由SVSP法或STSP法所处理的金属体不仅因提高了延展性而改善了加工性，而且强度变高，所以可以以较轻的重量形成相同强度的部件，可以实现使船舶、飞机或汽车等运输设备、或高层楼房、桥梁等的建筑物的重量变轻。

工业实用性

如上所述，使用根据本发明的金属体加工方法和设备，可以极容易地制造具有高强度和高延展性的金属体，因此，可以以低成本制造具有高强度和高延展性的金属体。

Claims (68)

1.一种金属体加工方法，其通过加热而使得在一个方向上延伸的金属体中形成局部降低了变形阻力的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织；

利用包括急冷装置的非低变形阻抗区域形成装置沿低变形阻抗区域形成非低变形阻抗区域，所述非低变形阻抗区域形成装置在所述剪切变形之后通过急冷以增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域。

2.一种金属体加工方法，其通过加热以局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的低变形阻抗区域，并且使所述低变形阻抗区域剪切变形，以将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织；

利用包括急冷装置的非低变形阻抗区域形成装置沿低变形阻抗区域的至少一个侧缘形成非低变形阻抗区域，所述非低变形阻抗区域形成装置在所述剪切变形之后通过急冷以增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域。

3.如权利要求2所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体沿其延伸方向移动，与此同时，通过非低变形阻抗区域形成装置在移动方向的下游侧沿着低变形阻抗区域的侧缘形成非低变形阻抗区域。

4.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，所述低变形阻抗区域是在真空中形成的。

5.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，所述低变形阻抗区域是在高压气氛中形成的。

6.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，所述低变形阻抗区域是在活性气体气氛中形成的。

7.如权利要求6所述的金属体加工方法，其特征在于，所述活性气体是氮气。

8.如权利要求6所述的金属体加工方法，其特征在于，所述活性气体是甲烷气体和/或一氧化碳气体。

9.如权利要求4所述的金属体加工方法，其特征在于，将粉末材料喷射到低变形阻抗区域。

10.如权利要求4所述的金属体加工方法，其特征在于，对低变形阻抗区域实施离子掺杂。

11.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，在向金属体施加了规定时间的第一次加热后，向金属体施加第二次加热，由此形成低变形阻抗区域。

12.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，低变形阻抗区域形成在约束装置的非约束区中，所述约束装置约束已被加热到高温的金属体。

13.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，所述低变形阻抗区域形成在浸没于液体内的金属体中。

14.如权利要求13所述的金属体加工方法，其特征在于，低变形阻抗区域是通过在液体中加热金属体而形成的。

15.如权利要求14所述的金属体加工方法，其特征在于，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域周围的导热率降低。

16.如权利要求14所述的金属体加工方法，其特征在于，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域的周围产生气泡。

17.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，具有微细化金属组织的金属体以不将金属组织转变成粗大化晶体组织的方式经受塑性成形。

18.如权利要求17所述的金属体加工方法，其特征在于，在不会将金属体的金属组织转变成粗大化晶体组织的短时间内以加热状态实施塑性成形。

19.如权利要求17所述的金属体加工方法，其特征在于，在金属组织经受塑性成形之后，保持不将金属组织转变成粗大化晶体组织的温度而进行时效处理。

20.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，使用所述金属体加工方法加工的金属体是预先经受碳化处理的金属体。

21.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，通过拉伸低变形阻抗区域而使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。

22.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，通过压缩低变形阻抗区域使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。

23.如权利要求13所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体采用具有中空部分的圆柱体的形式，所述中空部分被保持在减压状态。

24.如权利要求13所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体采用具有中空部分的圆柱体的形式，所述中空部分被保持在高压状态。

25.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，用于将金属体成形为规定形状的成形导向体与低变形阻抗区域接触。

26.如权利要求25所述的金属体加工方法，其特征在于，成形导向体构成用于加热金属体的加热装置。

27.如权利要求25所述的金属体加工方法，其特征在于，成形导向体构成用于急冷金属体的急冷装置。

28.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，低变形阻抗区域以横贯的方式形成在在一个方向上延伸的金属体中，低变形阻抗区域沿金属体延伸方向移动。

29.如权利要求1至3中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，低变形阻抗区域横贯金属体，金属体的叠加着低变形阻抗区域的非低变形阻抗区域中的一个的位置相对于另一非低变形阻抗区域变动，从而通过剪切使所述低变形阻抗区域变形。

30.如权利要求29所述的金属体加工方法，其特征在于，所述位置变动是振动运动，其振动运动分量使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域在与金属体延伸方向基本正交的方向上振动运动。

31.如权利要求29所述的金属体加工方法，其特征在于，所述位置变动是单向旋转运动，其使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线旋转。

32.如权利要求29所述的金属体加工方法，其特征在于，所述位置变动是双向旋转运动，其使得一个非低变形阻抗区域相对于另一非低变形阻抗区域绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线旋转。

33.一种金属体加工方法，其特征在于，在对金属体实施固溶热处理时，通过急冷装置急冷已被加热到用于实施固溶热处理的温度的金属体，金属体的急冷部分被剪切变形以将金属组织转变成微细化金属组织，同时固溶热处理被实施。

34.如权利要求33所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体的剪切变形是通过施加振动运动而实施的，所述振动运动的振动运动分量使在一个方向上延伸的金属体产生沿着与金属体延伸方向基本正交的方向进行的振动运动。

35.如权利要求33所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体的剪切变形是通过施加单向旋转运动而实施的，所述单向旋转运动使在一个方向上延伸的金属体产生绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的旋转。

36.如权利要求33至35中任一所述的金属体加工方法，其特征在于，其金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体在防止金属组织变粗大的条件下通过实施塑性成形而形成为规定形状。

37.一种金属体加工方法，其将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，其中以彼此相隔规定距离的方式通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，利用非低变形阻抗区域形成装置在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间形成非低变形阻抗区域，以使所述非低变形阻抗区域的变形阻力增大到大于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的变形阻力，具有与金属体延伸方向正交的方向上的振动运动分量的振动运动施加在非低变形阻抗区域，由此通过剪切使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域变形。

38.一种金属体加工方法，其将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织，其中以彼此相隔规定距离的方式通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域，利用非低变形阻抗区域形成装置在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间形成非低变形阻抗区域，以使所述非低变形阻抗区域的变形阻力增大到大于第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的变形阻力，绕大致平行于金属体延伸方向的旋转轴线的单向旋转运动施加在非低变形阻抗区域，由此通过剪切使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域变形，以使金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。

39.如权利要求37或38所述的金属体加工方法，其特征在于，金属体沿其延伸方向移动。

40.一种金属体加工设备，包括：

加热装置，其通过加热到规定温度或以上以局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的低变形阻抗区域；

急冷装置，其通过对形成了低变形阻抗区域的金属体进行急冷以增大所述在低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域；

变位施加装置，其使叠加着低变形阻抗区域的金属体一侧部分相对于金属体另一侧部分变位；

其中，随着变位施加装置施加的变位而使所述低变形阻抗区域剪切变形，所述设备由此将金属体的金属组织转变成微细化晶体组织。

41.如权利要求40所述的金属体加工设备，其特征在于，变位施加装置向金属体施加振动运动，所述振动运动具有沿着与金属体延伸方向交叉的方向的振动运动分量。

42.如权利要求40所述的金属体加工设备，其特征在于，变位施加装置向金属体施加绕大致平行于金属体延伸方向的单向旋转轴线的单向旋转运动。

43.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，还包括用于将金属体沿延伸方向供应的供应装置。

44.如权利要求43所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置包括预加热装置，利用该预加热装置，金属体被加热到第一加热温度并将第一加热温度保持规定时间，之后金属体被加热到第二加热温度。

45.如权利要求44所述的金属体加工设备，其特征在于，第一加热温度是金属体固溶热处理所需的温度。

46.如权利要求44或45所述的金属体加工设备，其特征在于，还包括时效处理装置，其通过将金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体保持在可防止金属组织粗大化的温度而对金属体实施时效处理。

47.如权利要求44或45所述的金属体加工设备，其特征在于，用于将金属体成形为规定形状的成形导向体与低变形阻抗区域接触。

48.如权利要求47所述的金属体加工设备，其特征在于，成形导向体是用于加热金属体的加热装置。

49.如权利要求47所述的金属体加工设备，其特征在于，成形导向体是用于急冷金属体的急冷装置。

50.如权利要求44或45所述的金属体加工设备，其特征在于，金属体是具有中空部分的圆柱体，所述设备还包括平板化装置，其沿着金属组织已转变成微细化晶体组织的金属体的延伸方向切开金属体，以形成平板状金属体。

51.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置在真空中形成低变形阻抗区域。

52.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置在高压气氛中形成低变形阻抗区域。

53.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置在活性气体气氛中形成低变形阻抗区域。

54.如权利要求53所述的金属体加工设备，其特征在于，所述活性气体是氮气。

55.如权利要求53所述的金属体加工设备，其特征在于，所述活性气体是甲烷气体和/或一氧化碳气体。

56.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置包含粉末材料喷射装置，其向低变形阻抗区域喷射粉末材料。

57.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置包含离子掺杂装置，其向低变形阻抗区域掺杂离子。

58.如权利要求40至42中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，低变形阻抗区域形成装置通过将浸没在液体中的金属体加热到规定温度或以上而形成低变形阻抗区域。

59.如权利要求58所述的金属体加工设备，其特征在于，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域周围的导热率降低。

60.如权利要求58所述的金属体加工设备，其特征在于，在形成低变形阻抗区域时，低变形阻抗区域的周围形成气泡区。

61.一种金属体加工设备，包括：

移动装置，其将处在加热状态的在一个方向上延伸的金属体沿其延伸方向移动；

急冷装置，其通过急冷金属体而增大变形阻力，以形成非低变形阻抗区域；

振动运动施加装置，其向非低变形阻抗区域施加振动运动；

其中，通过振动运动施加装置所施加的振动运动，金属体中的金属组织在被供应到急冷装置之前通过剪切变形而转变成微细化晶体组织。

62.一种金属体加工设备，包括：

第一低变形阻抗区域形成装置，其通过局部降低在一个方向上延伸的金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第一低变形阻抗区域；

第二低变形阻抗区域形成装置，其在与第一低变形阻抗区域相隔规定距离的位置上通过局部降低金属体的变形阻力而形成横贯金属体的第二低变形阻抗区域；

非低变形阻抗区域形成装置，其在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域之间通过增大前述在第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域中被降低了的变形阻力而形成非低变形阻抗区域；

变位施加装置，其向非低变形阻抗区域施加变位，以使第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域被剪切变形；

所述设备由此将第一低变形阻抗区域和第二低变形阻抗区域的金属组织转变成微细化晶体组织。

63.如权利要求62所述的金属体加工设备，其特征在于，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加振动运动，所述振动运动具有沿着与金属体延伸方向交叉的方向的振动运动分量。

64.如权利要求62所述的金属体加工设备，其特征在于，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加绕大致平行于金属体延伸方向的单向旋转轴线的单向旋转运动。

65.如权利要求62所述的金属体加工设备，其特征在于，变位施加装置向非低变形阻抗区域施加绕大致平行于金属体延伸方向的双向旋转轴线的双向旋转运动。

66.如权利要求62至65中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，第一低变形阻抗区域形成装置和第二低变形阻抗区域形成装置是用于将金属体加热到规定温度或以上的加热装置。

67.如权利要求62至65中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，非低变形阻抗区域形成装置是用于急冷金属体的急冷装置。

68.如权利要求62至65中任一所述的金属体加工设备，其特征在于，还包括用于将金属体沿延伸方向供应的供应装置。

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