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镁锂合金是目前已经得到实际应用最轻的金属结构材料,不仅满足材料轻量化的要求,也有效提升了镁合金室温塑性。但其室温强度较低、耐蚀性差等缺点严重限制了镁锂合金的广泛应用。目前,对镁锂合金的研究主要集中在变形加工处理、合金成分设计、热处理、材料制备方法及组织与性能表征等几个方面。通过再结晶及纳米相的调控析出是提高该类合金综合力学性能的有效手段,然而,这方面的研究报道相对较少。本文采用真空氩气熔炼制备纯净合金铸锭,通过往复挤压+正挤压制备宽30mm厚1mm的Mg-7.5Li-8Gd-4Y-xZn-0.5Zr(x=1,2,3,wt%)合金薄带,对往复挤压+正挤压态合金薄带进行了时效、深冷及轧制处理。对比研究了不同状态下合金的组织与力学性能,探讨了 Zn含量、挤压、时效、深冷和轧制等措施对合金组织及性能的影响,揭示了合金强韧化机制。得到的主要结论如下:(1)铸态 Mg-7.5Li-8Gd-4Y-xZn-0.5Zr(x=1,2,3,wt%)合金由 α-Mg 相、β-Li 相,共晶W-Mg3Zn3(Gd,Y)2 相、Mg5.05(Gd,Y)相,Mg24(Gd,Y)5 相,准晶 I-Mg3YZn6 相及 X-Mg 12(Gd,Y)Zn结构组成。随着Zn含量的增加,促进W相、I相和X相生成。铸态组织中网状第二相含量由6～7%提升至14～15%。合金经过4道次往复挤压+正挤压后,α-Mg相和β-Li相分别发生连续动态再结晶和不连续动态再结晶。(2)挤压态合金的强化机制主要为细晶强化。经往复挤压+正挤压后,基体组织明显细化,晶粒分布更加均匀,合金的硬度提升了 8～9%。往复挤压+正挤压态1%Zn合金综合力学性能较好,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为145.6MPa、174.2 MPa和24%。随Zn含量增加,组织中W相增加,促进了沿晶断裂的发生,合金的拉伸性能降低。(3)随时效时间的延长,组织中第二相数目增加。从动力学角度分析,晶间溶质(Gd、Y)偏析促进了第二相的产生,时效时间过长,第二相呈长大趋势,可能出现过时效效应而降低合金力学性能。最优时效方案为200℃×16 h,其屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为149.0 MPa,184.0 MPa和26%,硬度值最高为61.2HV10,组织中第二相数量较多,尺寸细小,分布均匀。与挤压态相比,合金抗拉强度和硬度分别提升了 5%和6%。(4)深冷处理过程促进第二相的析出,随深冷时间的延长,晶界处析出相数量不断增多;但是,深冷时间过长,β-Li相有团聚的趋势,不利于合金硬度的提升。77 K深冷24 h时合金性能最优,其屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为149.3 MPa,181.3 MPa和23%。硬度值最高为61.3 HV10,同挤压态合金相比,合金抗拉强度提升了 4%,硬度提升了 6%。时效、深冷处理后,合金主要以韧性断裂为主。(5)轧制变形的强化机制主要表现为细晶强化与形变强化。室温轧制过程中,随轧制变形量的增加,合金中第二相组织得到细化,细小析出相不仅分布在β-Li相内,在α-Mg相上也少量分布。轧制40%变形量时,1%Zn薄带的综合力学性能最优,硬度为64.3 HV10,较挤压态硬度提高了 9%。抗拉强度和屈服强度显著提升,分别为180.0 MPa和205.0 MPa,此时伸长率为13.1%。同样在180℃条件下1%Zn轧制40%变形量时其屈服强度、抗拉强度分别为171.4 MPa和196.2 MPa,伸长率为18.76%。室温轧制过程中,随轧制变形量的增加,合金断裂方式由韧性断裂逐渐向脆性断裂转变,而180℃条件下轧制,断口组织没有发现明显的解理面,主要断裂方式依然为韧性断裂。(6)双相镁锂合金中α-Mg相与β-Li相形成微电偶,α-Mg相腐蚀溶解,β-Li相发生点蚀,晶间第二相随之脱落。不同Zn含量的挤压合金挤压带材的耐腐蚀性能不同,结合电化学阻抗和极化结果分析,挤压态合金耐蚀性排序为3%Zn>2%Zn>1%Zn(wt%)。随轧制变形量的提升,不同Zn含量带材的耐蚀性能得到改善。