与传统合金相比,镁锂合金具有更轻的密度、更高的比强度、比刚度、更容易塑性变形,已经在航空航天和3C领域得到应用。Mg-9Li-1Zn（LZ91）合金作为典型的商业牌号双相镁锂合金,具有良好的综合力学性能而广受关注。目前LZ91合金的轧制工艺存在诸多不足之处,比如冷加工大变形后的合金边缘容易开裂,含Zn析出相、富镁相形成机制不清晰,合金强化机制不明了,难以基于微观组织演变的规律去设计轧制工艺。因此,掌握LZ91合金在轧制过程中的微观组织演化规律及其对合金力学性能的影响尤为关键。本文以铸态LZ91合金为基础,探究轧制工艺对LZ91合金微观组织以及力学性能的影响规律,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、透射电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计以及万能拉伸机对合金进行微观组织表征以及力学性能测试,揭示LZ91合金在轧制过程中的组织演化规律,为LZ91合金的轧制工艺设计提供理论基础。本文首先研究了铸态LZ91合金的微观组织,合金包含两种相:不规则块状的α相和β相。之后本文依次研究250℃高温轧制、25℃室温轧制以及-196℃低温轧制对合金的微观组织及力学性能的影响。研究发现,三种工艺的样品中α相都会被压扁拉长,β相中析出富镁相。三者的区别在于:高温轧制的样品的β相中发生了动态再结晶,尺寸在5-20μm之间,起到细晶强化的作用;此外,β相中的富镁相多为长条状,宽度在3-5μm之间,高温轧制的强化机制为细晶强化以及析出强化。而室温轧制和低温轧制的样品中没有发生动态再结晶,β相中的富镁相为针状和点状。两种工艺制备的合金的强度大幅度提高,以变形量70%为例,抗拉强度分别提升了 53%、55%,但是塑形下降较多,都下降了约66%。室温轧制和低温轧制的强化机制为加工硬化以及析出强化。本文研究了 250℃高温轧制+25℃室温轧制的工艺对合金微观组织和力学性能的影响。研究发现,这种工艺兼备了高温轧制以及室温轧制的优点,即高温轧制过程中α相被压扁和拉长,β相中发生了动态再结晶,组织得到细化,β相中析出长条形富镁相,在α相周围和β相中还析出了 MgLi2Zn和MgLiZn相。后续的室温轧制使得更多的强化相MgLi2Zn相被保留下来,并没有完全转化为软化相MgLiZn相,并且β相中析出大量细小的椭球状二次富镁相,这些富镁相以及MgLi2Zn相起到了析出强化的作用,合金的力学性能在室温轧制过程中大幅度提高。合金的强化机理为第二相析出强化、细晶强化和加工强化。当高温轧制变形量为80%,室温轧制变形量为10%时,合金的综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为233 MPa、251 MPa和20%。本文之后研究了交叉方向的250℃高温轧制+单方向的25℃室温轧制对LZ91合金微观组织和力学性能的影响规律。研究发现交叉轧制可以改变α相以及富镁相的分布情况,尤其是富镁相的分布随着轧制方向的改变而变得杂乱无序。β相中大量析出有呈现交叉分布的富镁相,将β相分割成为了无数多个小网格,这些小网格破坏了β相的完整性和连续性,形成了类似“小晶粒”的微观组织。相比单方向的高温轧制+单方向的室温轧制工艺,交叉轧制的合金的抗拉强度高20 MPa,这得益于交叉轧制过程中富镁相形成的小网格,起到了细化组织的作用。