CN203991728U - 一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种制备超细晶金属棒材的装置；特别涉及一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具；属于超细晶粒棒材制备领域。本实用新型设计了两套方案，方案一采用内模通过外套紧固，内模的侧面与外筒内壁通过锥度配合(面与面的无缝隙接触)，这就有效的解决了现有采用螺栓紧固模具所带来的问题，方案二中内模也是通过外套紧固，通过内模的侧面与外筒内壁之间的无间隙接触，尤其是内模侧面的台阶型接触面与外筒内壁配套的台阶型接触面相匹配，使得模具所能承受的压力明显增加，这有利于制备大截面、难变形的试样；同时方案二尤其适用于高温热挤压工艺。本实用新型，结构设计简单、加热方便、适用范围广、成本低。

Description

一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具

技术领域

本实用新型公开一种制备超细晶金属棒材的装置；特别涉及一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具；属于超细晶粒棒材制备领域。

背景技术

超细晶块体材料是一种晶粒被细化到亚微米、纳米的新型材料，有很好的刚度、强度等力学性能，如铝、铜、镁、铁等晶体材料，具有广阔的应用价值，常用于机械、电子、国防等工业，由于大塑性变形技术的出现，超细晶块体金属材料的应用得到了很好的发展,具有很好的应用价值与前景。

等通道转角挤压技术，简称ECAP技术，是目前科技界关注的一个新兴技术领域，是二十世纪八十年代Segal提出的制备三维大尺寸致密超细晶块体材料的有效方法，常用于挤压金属材料、聚合物材料等，例如：铝、镁、铜、钢等，被挤压材料可以是块料，也可以是粉料，该技术的优点在于变形过程不改变材料的横截面形状，可实现材料的多次反复剪切挤压变形，在累积了足够大的变形量后，材料的晶粒更加细化，力学性能更加提高，比传统的冷扎、挤压、拉拔、锻压技术有了很大的进步。等通道转角挤压ECAP技术是在一个特别设计的模具装置中进行的，模具装置包括两个横截面完全相同，以一定角度相互交叉的通道，材料在挤压力的作用下通过通道，在通道转角处产生一定量的均匀的纯剪切变形，从而改变了金属材料的内部组织结构，使晶粒得到细化，呈取向性分布，使材料的力学性能得到很大提高，这一技术是制备超细晶金属棒材的一种新方法。等通道转角挤压模具装置的内通道也有多种形式，例如S形、C形、U形、L形等形式，是根据材料种类和要求进行选择和设计的，L形模具内通道是金属材料超细化的常选用形式，具有单次挤压等效应变量大、变形均匀等特点，因而被普遍采用。

目前使用的等通道转角挤压模具大多数是采用两半模具如附图1所示,采用销钉定位,高强度螺栓紧固，通过螺栓将两半模具紧紧的关联起来。但这种模具在使用过程中，由于挤压过程中未变形材料先是墩粗，导致螺栓轴向受力过大，容易使模具变形、开裂，随着使用次数的增多，甚至会出现螺栓变形，导致无法 实现脱模；同时这一类型装置处理难变形金属材料或大尺寸棒材时，由于加载力更大，使得模具出现变形、开裂以及螺栓变形的概率大大增加，不仅如此由于其所承受的加载力有限，导致试样达不到超细晶的要求，从而大大的限制了模具的使用范围。除此之外，采用高强度螺栓紧固的现有等通道转角挤压模具在处理需要高温挤压的试样时，存在明显的缺陷，具体表现在其螺栓必须采用高强度、耐高温螺栓，也增加了模具的制造成本；同时在高温条件下，螺栓的变形概率大大增加，一旦操作人员稍不注意，螺栓很容易就会出现变形，一旦螺栓出现变形就会导致模具拆卸很不方便，严重的会导致模具报废。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有ECAP装置设计中的不足，提供一种加热保温方便、模具简单、高效率、低成本的制备超细晶粒棒材的等通道转角挤压模具。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述等通道转角挤压模具包括内模(4)、外筒(1)、底座(7)；所述内模(4)为设有挤压通道(8)的圆台形内模或棱台形内模；所述挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)面积较大的底面上；所述外筒(1)上设有试样出口(9)；装模后，所述内模(4)位于外筒(1)与底座(7)构成的腔体中，内模(4)的侧面与外筒(1)的内壁接触，且内模(4)面积较小的底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述内模(4)为圆台形内模或正棱台形内模；优选为圆台形内模。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述内模(4)的内模侧面与外筒(1)的外筒内壁的通过面与面的无间隙接触形成锥度配合。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，当内模(4)为圆台形内模时，其两个底面之间的距离根据实际需要进行设计，其母线与内模上底面所成的夹角为75-89°，优选为80-89°，进一步优选为85-89°；上底面的面积与下底面的面积之比为1.1-5:1，优选为1.1-3.5:1，进一步优选为1.1-1.8:1；其上底面与进料口(11)的面积之比为16-180:1，优选为25-120:1，进一步优选为36-100:1。在实验室操作过程中，所述内模(4)上底面的直径为70～80mm、下底面的直径为60-76mm；所述挤压通道(8)一般采用圆孔通道，所述圆孔通道的直径5～20mm； 上述尺寸在工业化应用中，可通过等比例放大使用。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，当内模(4)为正棱台形内模时，其两个底面之间的距离根据实际需要进行设计，其斜高与内模上底面所成的夹角为75-89°，优选为80-89°，进一步优选为84-89°。在实验室操作过程中，一般选正四棱台、正五棱台、正六棱台、正七棱台、正八棱台、正九棱台；所述棱台的上底面的面积为4900-6400mm²，下底面面面积为3025-5776mm²；所述挤压通道(8)一般采用圆孔通道，所述圆孔通道的直径5～20mm；上述尺寸在工业化应用中，可通过等比例放大使用。

所述内模(4)上底面的直径为70～80mm、下底面的直径为55-76mm；所述挤压通道(8)的直径5～20mm；上述尺寸在工业化应用中，可通过等比例放大使用。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，

当内模(4)为圆台形内模时，其母线与内模上底面所成的夹角为85-89°；其上底面的面积与下底面的面积之比为1.1-1.8：1，其上底面与进料口(11)的面积之比为36-100:1；

当内模(4)为正棱台形内模时，其斜高与内模上底面所成的夹角为84-89°；其上底面的面积与下底面的面积之比为1.1-2.1:1；其上底面与进料口(11)的面积之比为64-100:1。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述等通道转角挤压模具包括内模(4)、外筒(1)、底座(7)；所述内模(4)包括内模上底面、内模下底面、内模侧面，所述内模侧面上设有台阶型接触面(12)，用平行于内模(4)底面的平面切割台阶接触面(12)的台阶坡面所得图形的面积沿内模从上到下的方向，呈线性缩小；所述台阶坡面与下底面构成20-40°的夹角；所述夹角优选为25-35°，进一步优选为28-32°；所述内模(4)设有挤压通道(8)，且挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)的上底面；所述外筒(1)上设有试样出口(9)；所述外筒(1)的内壁上设有与台阶接触面(12)相匹配的台阶面；装模后，所述内模(4)位于外筒(1)与底座(7)构成的腔体中，内模侧面与外筒(1)的内壁接触，且内模(4)的下底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接；对接后，台阶 接触面(12)位于试样出口(9)的下方。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述台阶坡面的高度为10-15mm。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，内模上底面与内模下底面的面积之比为2-12：1，优选为3-10：1，进一步优选为3-8：1；其上底面与进料口(11)的面积之比为16-180：1，优选为25-120：1，进一步优选为36-100：1。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述内模侧面与外筒(1)的内壁的接触方式为面与面的无间隙接触。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述挤压通道(8)为L形。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述内模(4)由两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半模(10)组成。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述进料口(11)位于内模上底面的中央，进料口的面积与内模上底面的面积之比根据实际需要进行设计，在实际操作过程中，按照现有L形等通道转角挤压模具装置中进料口与模具底面积的比例关系进行设计。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，内模两个底面之间的距离根据实际需要进行设计，在实际操作过程中，按照现有L形等通道转角挤压模具装置中上下底面的距离进行设计。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述挤压通道(8)的夹角范围为90～120°、外接弧角为10～30°；这也是现有L形等通道转角挤压模具装置中，常规的夹角以及外接弧角选择范围。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，为了方便模具加工，一般采用带台阶接触面的圆台形内模或带台阶接触面的正棱台形内模。在实验室操作过程中，当采用带台阶接触面的圆台形内模时，内模的上底面的直径为70～80mm、底面的直径为28-46mm；采用的挤压通道为圆孔通道，所述圆孔通道的直径5～20mm；上述尺寸在工业化应用中，可通过等比例放大使用；当采用带台阶接触面的正棱台形内模时，一般选正四棱台、正五棱台、正六棱台、正七 棱台、正八棱台、正九棱台；所述棱台的上底面的面积为4900-6400mm²，下底面面面积为784-2116mm²；所述挤压通道(8)一般采用圆孔通道，所述圆孔通道的直径5～20mm；上述尺寸在工业化应用中，可通过等比例放大使用。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述两块半模(10)经定位孔(3)上销钉定位后，装入外筒(1)与底座(7)构成的腔体中。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，还包括配套脱模装置、配套加热和测温设备、液压加载动力系统以及测力系统装置。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述配套加热装置包括模具上的加热筒(6)和用于给模具保温的加热底座(7)，并由温控仪控制，达到设定温度，加热自动停止，具体加热温度视挤压条件而定。加热底座(7)用于给模具保温，加热筒(6)设置在内模上底面，材料经加热筒(6)加热后，进入挤压通道(8)进行挤压；所述测温设备采用红外线测温仪，实时监控挤压过程中样品和模具的温度。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述液压加载动力系统的加压范围为10～100吨，能满足高强度难变形的金属挤压。所述测力系统，是在模具顶端加载杆上设计一个压力传感器或者应变片，用于用于测试加载力和防止液压系统抱死。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，最后一个试样的尾端被顶杆(5)顶入挤压角后，通过拉拔装置，将最后一个试样拉出；然后再脱模。

本实用新型一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，所述脱模装置采用现有的配套环座，脱模时，模具倒置于配套环座上，液压机向下移动，特定的凸模把内模具(4)挤出外筒(1)。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型装置采用整体外套紧固两半内模具的方式设计的模具，由定位销定位，采用配套的脱模装置，模具设计成本低且使用比较方便，只要利用普通的液压机就能完成相应的挤压生产；采用外套紧固的方式，可以有效的增加模具的耐高温使用性能，以及在高温条件下的使用寿命。

(2)内模具和套筒形状有两种方案，方案一中内模通过外套紧固，内模的 侧面与外筒内壁通过锥度配合(面与面的无缝隙接触)，这就有效的解决了现有采用螺栓紧固模具所带来的问题，尤其是采用锥度配合，它能保证内模具和套筒配合无间隙，提高内模具和套筒装配的精确性，该方案适用于挤压小尺寸易变形的试样；方案二中，内模也是通过外套紧固，通过内模的侧面与外筒内壁之间的无间隙接触，尤其是内模侧面的台阶型接触面与外筒内壁配套的台阶型接触面相匹配，使得模具所能承受的压力明显增加，这有利于制备大截面、难变形的试样；同时方案二尤其适用于高温热挤压工艺。在实际应用中，根据材料的变形难易程度和挤压尺寸大小，合理选用方案，降低模具成本，扩大了ECAP装置的使用范围。

(3)内模具挤压通道直径5～20mm、通道转角夹角范围是90～120°，外接弧角10～30°，能够满足各种挤压参数的需要。

(4)本实用新型装置采用配套加热装置和测温仪器，整套结构设计简单。实时监控温度，实现材料恒定温度的热挤压。

(5)采用液压加载动力系统平稳加载，模具顶端加载杆上设计一个压力传感器或者应变片，配套测压力大小，测试加载力和防止液压系统抱死。

(6)本实用新型装置能够实现多道次挤压，具有将多晶体材料的晶粒细化至微米、亚微米乃至纳米尺度的非常巨大潜力。

总之，本发明采用合理的结构设计，解决了现有模具所存在的易变形、易开裂、寿命短，造价高的难题。

附图说明

附图1为目前常用制备超细晶金属棒材的模具示意图。

附图2为实施例1所设计装置的示意图。

附图3(a)为实施例1所设计装置沿A-A面剖开所得剖面图；附图3(b)为实施例1所设计装置沿B-B面剖开所得剖面图；附图3(c)为实施例1所设计装置的俯视图。

附图4(a)为实施例1所设计装置中，半模的主视图；附图4(b)为实施例1所设计装置中，半模的俯视图。

附图5(a)为实施例1所设计装置中，外筒沿A-A面剖开所得剖面图；附图5(b)为实施例1所设计装置中，外筒沿B-B面剖开所得剖面图；附图5(c)为实 施例1所设计装置中外筒的俯视图。

附图6为实施例2所设计装置的示意图。

附图7(a)为实施例2所设计装置沿A-A面剖开所得剖面图；附图7(b)为实施例1所设计装置沿B-B面剖开所得剖面图；附图7(c)为实施例1所设计装置的俯视图。

附图8(a)为实施例2所设计装置中，半模的主视图；附图8(b)为实施例2所设计装置中，半模的俯视图。

附图9(a)为实施例2所设计装置中，外筒沿A-A面剖开所得剖面图；附图9(b)为实施例2所设计装置中，外筒沿B-B面剖开所得剖面图；附图9(c)为实施例2所设计装置中外筒的俯视图。

附图10为实施例1挤压实验所用高纯铝原料的金相图；

附图11为采用实施例1所设计的装置，经一道次挤压后高纯铝材的电镜图。

附图12为采用实施例1所设计的装置，经五道次挤压后高纯铝材的电镜图。

图2中，1为外筒；2为出料口；3为定位孔，4为内模，5为顶杆，6为加热筒，7为加热底座，8为挤压通道，9为试样出口，11为进料口。从图2中可以看出实施例1所设计装置中各部件的连接关系，从该图中可以看出，内模侧面与外筒内壁的锥度配合。

结合图3(a)、图3(b)、图3(c)可以看出内模侧面与外筒内壁的锥度配合。

从图4(a)中可以看出内模具上端尺寸比下端尺寸大，具有一定的锥度；结合图4(a)、图4(b)可以看出内模具是由由有两个两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半圆台半模(10)组成。

从图5中可以看出外筒与内模具采用锥度配合，外筒上端内径大于下端内径。

图6中，1为外筒；2为出料口；3为定位孔，4为内模，5为顶杆，6为加热筒，7为加热底座，8为挤压通道，9为试样出口，11为进料口，12为内模的台阶接触面；从图6中可以看出实施例2内模具和外筒之间采用斜台阶面接触，挤压杆在液压机的作用下把样品从出口挤出。

图7(b)中，H表示内模台阶接触面的高、S表示内模台阶接触面的长，12为内模的台阶接触面；从图7中可以看出内模具和外筒之间采用斜台阶面接触， 两块内模具采用销钉定位。

从图8中可以看出实施例2中所设计的内模由有两个两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半模(10)组成。

从图9中可以看出实施例2中外筒内部下端有与内模台阶接触面相匹配的台阶接触面。

从图10中可以看出高纯铝原料的原始尺寸粗大。

从图12中可以看出等通道挤压五道次后高纯铝组织细小；结合图10、图11、图12可以看出等通道转角挤压装置细化效果显著。

具体实施方式

下面结合具体附图及实施例对本实用新型装置作进一步说明。

参见图2和图3，本实用新型的等通道转角挤压装置包括：1-外筒；2-料口；3-定位孔，4-内模具；5-顶杆，6-加热筒，7-加热底座。本实用新型是这样来实现的，内模具4用定位销定位并由外筒1固定，加热筒6置于模具上面中心位置，模具放在加热底座，挤压时，(1)根据样品材料的尺寸、变形强度大小，选择合适的模具装置(方案一或方案二)；(2)把样品放入挤压孔中，加热筒6进行加热，加热底座7使模具保持恒定的温度；(3)液压机压头推动顶杆5向下运动，样品经过拐角发生剧烈剪切变形；(4)重复步骤(1)、(2)直至挤压完成；(5)加热设备移除，模具倒置，采用图4的凸模进行模具拆卸。

本实用新型的等通道转角挤压模具，加工制造更加简单，节约成本，传统模具的转角结构很难改造和加工，本设计能够很便捷的实现内外转角的角度改造和加工，可操作性更强，大大提高了模具的适应性，节省了模具的制作成本。另外，采用红外测温仪，可实时监控模具的温度，实现温度的可调性，液压动力系统加载稳定、能力大，基本上能够满足实验材料的等通道转角挤压。

实施例1

设计的模具如附图2、附图3所示、其构成内模的半模如附图4所示、其外筒如附图5所示；

本实施例所设计的等通道转角挤压模具包括：1-外筒；2-料口；3-定位孔， 4-内模；5-顶杆，6-加热筒，7-加热底座；所述内模4为设有挤压通道(8)的圆台形内模；圆台形内模的上底面的面积为5024mm²，下底面面积为2826mm²，母线与上底面的夹角为85°，上下底面的距离为120mm；所述挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)上底面的中央；所述外筒(1)上设有试样出口(9)；装模后，所述内模(4)位于外筒(1)与底座(7)构成的腔体中，所述内模(4)的侧面与外筒(1)的内壁的通过面与面的无间隙接触形成锥度配合，且内模(4)面积较小的底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接；所述挤压通道为圆孔通道，挤压通道的进料口(11)的直径为6mm；

所述挤压通道中，通道夹角120°，外弧圆角ψ＝25°。在本实施例中，所述挤压通道(8)为L形。所述内模(4)由两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半模(10)组成；所述两块半模(10)经定位孔(3)上销钉定位后，装入外筒(1)与底座(7)构成的腔体中。

选用上述设计的等通道转角挤压模具对直径为的高纯铝进行挤压实验；原料高纯铝的组织结构如图10所示

挤压道次之间样品方向不变。液压加载动力系统、模具、顶杆等均处于准工作状态；

1)内模具4、顶杆5上，试样表面均匀涂抹MoS₂润滑剂；

2)将被挤压的第一个料棒放入垂直通道，插入顶杆7，以5mm/min的挤压速度进行挤压，待料棒挤至转角部时，拔出顶杆7；

3)装入第二个料棒，按上述步骤进行挤压，将第一个料棒顶出，十二个样品依次连续冷挤压，直到第一道次试验完成，取样观察其组织结构，如图11所示；

4)把第一道次挤压后试样弯曲的头部、飞边锯掉、磨平，再依次进行下一道次的挤压；

5)重复1、2、3、4步骤，每道次各保留一个样品，挤压五道次结束实验；

6)共进行5道次，得到晶粒细化的高纯铝细晶挤压材料，其组织如图12所示，从图12中可以看出采用本实施例的挤压方法得到的铝材晶粒组织细小，晶粒得到了有效细化。

实施例2

设计的模具如附图6、附图7所示、其构成内模的半模如附图8所示、其外筒如附图9所示；

本实施例所设计的等通道转角挤压模具包括：1-外筒；2-料口；3-定位孔，4-内模；5-顶杆，6-加热筒，7-加热底座；所述内模(4)包括内模上底面、内模下底面、内模侧面，所述内模侧面上设有台阶型接触面(12)(即为带台阶接触面的圆台形内模)，用平行于内模(4)底面的平面切割台阶接触面(12)的台阶坡面所得图形的面积沿内模从上到下的方向，呈线性缩小；所述台阶坡面与下底面构成30°的夹角；所述内模(4)设有挤压通道(8)，且挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)的上底面；所述所述外筒(1)上设有试样出口(9)；所述外筒(1)的内壁上设有与台阶接触面(11)相匹配的台阶面；装模后所述内模侧面与外筒(1)的内壁的接触方式为面与面的无间隙接触，且内模(4)的下底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接；对接后，台阶接触面(11)位于试样出口(9)的下方；。所述内模上底面的面积为5024mm²、内模下底面的面积为616mm²；所述台阶接触面的坡面的坡长为30mm(高度为15mm，台阶坡面与下底面构成30°的夹角)，所述挤压通道(8)为L形。所述内模(4)由两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半模(10)组成；所述两块半模(10)经定位孔(3)上销钉定位后，装入外筒(1)与底座(7)构成的腔体中。

本实施例中，所述进料口(11)位于内模上底面的中央；

本实施例中，所述挤压通道为圆孔通道，挤压通道的进料口(11)的直径为16mm；

所述挤压通道中，通道夹角120°，外弧圆角ψ＝20°。选用上述设计的等通道转角挤压模具对直径为的的Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe钛合金进行挤压实验；由于钛合金难变形，且尺寸大，采用700℃进行热挤压；道次之间挤压方向不变。液压加载动力系统、模具、顶杆等均处于准工作状态。加热筒6温度升高到700℃，加热垫或加热底座7加热到300℃使挤压模具温度恒定，挤压棒料放于内模具通道中保温10min，红外线测试仪测量模具温度并由温控仪控制加热过程；挤压顶杆7以2mm/min的挤压速度向下运动，待所述的棒料完全通过直角 弯，棒料自动脱落出模具，利用专用工具，挤压顶杆7取出，棒料迅速淬火冷却，准备进行二道次。

Claims (10)

1.一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述等通道转角挤压模具包括内模(4)、外筒(1)、底座(7)；所述内模(4)为设有挤压通道(8)的圆台形内模或棱台形内模；所述挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)面积较大的底面上；所述外筒(1)上设有试样出口(9)；装模后，所述内模(4)位于外筒(1)与底座(7)构成的腔体中，内模(4)的侧面与外筒(1)的内壁接触，且内模(4)面积较小的底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接。

2.根据权利要求1所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述内模(4)为圆台形内模或正棱台形内模。

3.根据权利要求2所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：

当内模(4)为圆台形内模时，其母线与内模上底面所成的夹角为85-89°；其上底面的面积与下底面的面积之比为1.1-1.8：1，其上底面与进料口(11)的面积之比为36-100:1；

当内模(4)为正棱台形内模时，其斜高与内模上底面所成的夹角为84-89°；其上底面的面积与下底面的面积之比为1.1-2.1:1；其上底面与进料口(11)的面积之比为64-100:1。

4.根据权利要求3所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述内模(4)的侧面与外筒(1)的内壁的通过面与面的无间隙接触形成锥度配合。

5.一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述等通道转角挤压模具包括内模(4)、外筒(1)、底座(7)；所述内模(4)包括内模上底面、内模下底面、内模侧面，所述内模侧面上设有台阶型接触面(12)，用平行于内模(4)底面的平面切割台阶接触面(12)的台阶坡面所得图形的面积沿内模从上到下的方向，呈线性缩小；所述台阶坡面与下底面构成20-45°的夹角；所述内模(4)设有挤压通道(8)，且挤压通道(8)的进料口(11)位于内模(4)的上底面；所述所述外筒(1)上设有试样出口(9)；所述外筒(1)的内壁上设有与台阶接触面(12)相匹配的台阶面；装模后，所述内模(4)位于外筒(1) 与底座(7)构成的腔体中，内模侧面与外筒(1)的内壁接触，且内模(4)的下底面与底座(7)相连，同时挤压通道(8)的出料口(2)与外筒(1)上的试样出口(9)对接；对接后，台阶接触面(12)位于试样出口(9)的下方。

6.根据权利要求5所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述台阶坡面高度的范围为10-15mm；所述内模上底面与内模下底面的面积之比为3-8:1，其上底面与进料口(11)的面积之比为36-100:1。

7.根据权利要求5所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述内模侧面与外筒(1)的内壁的接触方式为面与面的无间隙接触。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述挤压通道(8)为L形；其夹角范围为90～120°、外接弧角为10～30°。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述内模(4)由两块形状、大小相同，但结构成镜像对称的半模(10)组成。

10.根据权利要求9所述的一种制备超细晶金属棒材的等通道转角挤压模具，其特征在于：所述两块半模(10)经定位孔(3)上销钉定位后，装入外筒(1)与底座(7)构成的腔体中。