本发明公开一种非等通道转角挤轧剧塑性变形方法及其装置。该发明是集成ECAP技术和ARB技术，具体工艺包括：试样与冲头、模具同时预热至挤轧温度后，再施加挤压力，使试样完全通过非等通道转角挤轧装置的通道转角处，试样在产生剪切变形的同时产生压缩变形，完成第一道次挤轧工艺；将试样沿长度方向切成L1/L2份，置于Ⅰ通道中，重复以上步骤，完成多道次挤轧变形。本装置的模具设有两个相交且非等截面的Ⅰ通道和Ⅱ通道，设计合理、结构简单，制造成本低。本发明的方法集成了ECAP技术和ARB技术的优势，有效地提高了材料的力学性能，该工艺流程短、效率高、成本低，操作简单，可广泛用于纯金属、合金等金属材料加工领域。