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镁锂合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料,在航空航天、武器装备领域具有广阔的应用前景。LA141（Mg-14Li-1Al）是目前获得应用最轻的镁锂合金材料,但该合金存在绝对强度偏低、热稳定性差等关键瓶颈。本文以超轻Mg-14Li合金为研究对象,通过多元合金化的方法,在不明显增加合金密度前提下（ρ≤1.4g/cm3）进一步提高Mg-14Li系合金的力学性能,为该合金的进一步推广应用提供理论与技术支撑。主要研究成果如下:首先探索了Zn、Y（或Gd）含量对铸态和挤压态Mg-14Li系合金组织和性能的影响规律。研究结果表明,铸态Mg-14Li-xZn-yY/Gd合金主要为单相β-Li等轴晶结构,Zn、Y元素的添加,使得β-Li基体中析出了W相和MgLiZn相,且Zn、Y主要富集在这两类析出相中;而Zn、Gd元素的添加,使得β-Li基体中析出了MgGd3相、GdMg相、Mg2Zn11相和含Zn相,Gd元素主要固溶进基体。挤压变形后,合金中各物相种类没有变化,动态再结晶使β-Li晶粒获得进一步细化,析出相被挤碎沿着挤压方向呈流线状分布。研究发现,Zn、Y（或Gd）的添加对铸态和挤压态合金力学性能提高幅度有限。理论分析表明,添加6%Zn和2%Gd后,含Zn和Gd的析出相在合金凝固过程中可最大程度阻碍固液界面移动,且Gd的固溶增大了其生长限制因子,进而使Mg-14Li合金晶粒得到显著细化,合金强度有所改善。获得的Mg-14Li-6Zn-2Gd合金铸态和挤压态的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为116.5MPa、158.0MPa、26.1%和132.0MPa、176.5MPa、34.7%,但合金密度也增加到1.42 g/cm3。基于Zn、Y（或Gd）元素对Mg-14Li合金强化效果不明显的情形,通过调整合金元素,系统研究了Al、Y含量对铸态和挤压态Mg-14Li系合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,铸态Mg-14Li-xAl合金组织主要由β-Li和MgLiAl2相组成,剩余的Al以固溶形式存在于β-Li基体中,且Al元素的固溶强化效果显著。Mg-14Li-3Al的屈服强度和抗拉强度分别达到171.7Mpa、187.4MPa,但是延伸率仅为0.5%。建立了不同成分合金的断裂模型,其断裂方式由延展性极佳的塑性断裂转变为完全的沿晶脆性断裂。研究发现,在Mg-14Li-3Al合金基础上添加稀土元素Y,合金晶粒尺寸显著细化,β-Li基体中析出耐热稳定相Al2Y,而MgLiAl2相数量减少。当Y含量为0.5%时,合金综合力学性能较好,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为187.5 MPa、205.5 MPa和3.1%。挤压变形后,Mg-14Li-xAl-yY合金中β-Li结构显著细化,合金强度也显著提升,但塑性未得到改善,甚至还有所降低。基于上述获得的综合力学性能较好的Mg-14Li-3Al-0.5Y合金,添加微量Ca元素,发现铸态合金中生成了半连续网状分布于β-Li晶界的Al2Ca相,消耗了具有较高固溶强化效果的Al元素,β-Li晶粒得到显著细化。当Ca添加量为0.5%时,合金延伸率虽提高到7%,但合金强度相对Mg-14Li-3Al-0.5Y合金也明显降低。相似地,添加微量Mn元素,发现铸态合金中生成了弥散分布于β-Li基体中的含Mn相和Al2Mn3相,可显著抑制β-Li长大。研究表明,虽然Mn元素的细化效果不及Ca元素,但含Mn相和Al2Mn3相的形貌及分布优于Al2Ca相。当Mn添加量为0.2%时,合金综合性能最佳。在理论研究的基础上开发了具有超低密度、高延伸率的Mg-14Li-3Al-0.5Y-0.2Mn新型镁锂合金,其密度为1.36g/cm3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为144MPa、175.7MPa和11%。