本研究选用4 mm厚LZ91双相镁锂合金,对其进行搅拌摩擦焊接(FSW)技术的研究,通过优化FSW工艺,建立工艺参数、表面成形及性能之间的关联关系,揭示LZ91镁锂合金在FSW过程中微观组织的变化规律。在工艺参数的优化过程发现,低转速(200 rpm、400 rpm和800 rpm)难以实现LZ91镁锂合金的FSW,而转速的提高(1200 rpm、1600 rpm和2000 rpm)有利于焊缝表面成形的改善,尤其当焊接转速为2000 rpm时,在焊接速度为400 mm/min和800 mm/min时,实现了合金的优质连接,但是随着焊接速度进一步提高(1200 mm/min和2000 mm/min),由于热输入不足,在接头底部出现了孔洞或隧道缺陷。对于LZ91合金FSW接头的硬度测试发现,不同焊接速度(400 mm/min、800 mm/min和1200 mm/min)下接头的硬度分布趋势基本相似,焊核区(NZ)和热机影响区(TMAZ)的硬度均高于热影响区(HAZ)的硬度。拉伸试验结果表明,当转速为2000 rpm,焊接速度为400 mm/min时,接头的抗拉强度和延伸率最大(204.6 MPa和50.3%),接头的综合力学性能随焊接速度的增加而降低,尤其当焊接速度为1200 mm/min时,接头的抗拉强度和延伸率降至最低(125.6 MPa和33.8%)。接头的断裂均发生在后退侧HAZ/TMAZ所在区域,随着焊接速度的增加,接头的断裂位置距NZ的距离逐渐增加,断口形貌显示接头呈现混合断裂的特征。对于接头微观组织的分析发现,LZ91镁锂合金的基体(BM)中主要由α-Mg相和β-Li相晶粒组成,α-Mg相晶粒中的位错密度高于β-Li相晶粒中的位错密度;而TMAZ中的晶粒以变形晶粒为主,晶粒大小不均匀,α-Mg相和β-Li相晶粒中存在密度较高的位错;HAZ中的晶粒发生粗化,相比于TMAZ,位错密度降低,甚至低于BM;而NZ晶粒发生完全动态再结晶,上部和下部晶粒细化明显,中部中大多数区域内的晶粒发生轻微长大,并且NZ中α-Mg相晶粒中的位错密度高于β-Li相晶粒中的位错密度,同时在该区还发现了少量的MgZn相析出。