Mg-Li合金作为最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、抗阻尼性好等优点,在航空航天、3C（Computer,Communication and Consumer electronic,3C）等领域具有广泛的应用前景,然而其低强度、易腐蚀的特性严重限制了其应用。本文以商业LZ91（Mg-9 wt.%Li-l wt.%Zn）合金为研究对象,拟在其表面构建出表面梯度纳米层,借助梯度变化的表面晶粒层的协调变形以提高强韧性以及金属纳米晶界原子的高活性易于形成高致密钝化膜而提高抗腐蚀性能。本项目对LZ91合金进行表面喷丸（SP）处理得到具有不同梯度纳米层的试样,分析并阐明了表面梯度硬化层的形成机制,研究了表面梯度纳米硬化层对合金力学性能及腐蚀性能的影响,揭示了含有表面梯度纳米层的LZ91合金的强韧化机理及腐蚀机制。研究结果表明:LZ91合金经喷丸处理后表面可形成约200μm厚的梯度纳米硬化层。当喷丸力为0.3 MPa时,最表层显微硬度约为110 HV,相比基体提升了约83%。SP导致的位错增殖并进而引发再结晶致使试样表面形成纳米晶,因此β-Li相相比于α相再结晶驱动力更低而表现出更为细小的组织。表面纳米层在基本不降低LZ91合金塑性的情况下显著提高了其强度,经喷丸处理（0.3 MPa）后,LZ91合金的屈服强度（YS）由原来的106MPa提升至142MPa,提升了约35%。这种屈服强度的增加归因于梯度纳米晶层对位错运动的阻碍,而塑性的保持得益于晶粒梯度变化的协调变形及对裂纹萌生的抑制作用。具有表面梯度纳米层的试样加工硬化率在下降过程中存在着突然增大的现象是由于应变梯度引起的几何必要位错（GND）的生成以及因由表及里受力不匀导致的多轴应力状态而引发的位错累积。腐蚀实验发现LZ91合金呈现典型的丝状腐蚀,腐蚀路径首先沿着α-Mg相扩展,此时(β-Li相呈现局部点蚀,随着腐蚀的进行,丝状腐蚀由α相逐渐扩展至β相而表现出均匀腐蚀。而含有表面梯度纳米晶层的LZ91合金在腐蚀初期沿α-Mg相的丝状腐蚀扩展速率较低,β相也呈现更小尺寸的点蚀坑,相较于退火态合金表现出更为优异的耐腐蚀性能。通过对合金表面腐蚀产物逐层分析表明,最表层的腐蚀产物为大量Mg（OH）2及少量MgCO3,第二层为主要为Mg（OH）2及MgO,最内层为大量Li2CO3、Li2O、Li2O2等金属氧化物及少量Mg（OH）2、MgCO3及MgO。表面纳米晶加速了 Li2CO3及Mg（OH）2等钝化膜的形成,这是其提高腐蚀性能的主要原因。此外,纳米晶还降低了表面氧化膜层所受的拉应力,进一步提高膜层的稳定性。