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镁锂合金具有优良的综合性能,尤其是超低的密度、高的屈强比等特性,因而可应用在航空、航天等领域。镁锂合金自身的绝对强度较低,但是通过合金化、热处理和变形加工等手段可以大幅度地提升合金的综合力学性能。本课题研究了Mg-14Li-3Al-1Y-0.8Zr-0.4Sc合金在不同热处理过程及随后累积叠轧(热轧温度为200℃)变形过程中的显微组织和力学性能的演变,同时对比了复合第二相对合金板材的性能提升效果。实验中采用了 OM、XRD、SEM、EDS以及室温力学拉伸试验对合金的组织和力学性能进行了表征和分析。添加Y、Sc、Zr三种合金元素后,LA143(Mg-14Li-3Al)合金中形成了大量的A12Y和Al3Sc复合的第二相颗粒,Zr元素均匀地分布在基体中。铸态的Mg-14Li-3Al-1Y-0.8Zr-0.4Sc合金中组织分布不均匀,存在大量聚集的第二相。200℃/10h的均匀化处理后,合金的组织成分比较均匀,第二相颗粒弥散地分布在合金的晶粒内和晶界处。对合金进行轧制变形处理,随着变形量的增加,合金的强度逐渐升高,但是由于加工硬化导致其延伸率降低。Mg-14Li-3Al-1Y-0.8Zr-0.4Sc板材经过均匀化处理及累积叠轧加工后,其显微组织发生了明显的变化。第1、2、3道次板材中出现明显的方向性的带状组织,其原因是轧制变形不均匀导致了合金中出现了微变形区和剧烈变形区。但是随着轧制道次的增加,这些变形区之间的距离逐渐缩短,合金中的组织逐渐地均匀。第4道次后合金中的晶粒明显地细化,轧制形成的不均匀的带状组织完全消失。第5道次后,板材的屈服强度、抗拉强度、屈强比提升为211MPa、250MPa、84.63%,其延伸率为14.5%。在累积叠轧过程中,板材结合层组织也发生了明显的变化,其中的夹杂物被碾压、破碎、细化、嵌入基体,两侧的金属逐渐焊合,最终形成冶金结合。Mg-14Li-3Al-1Y-0.8Zr-0.4Sc合金在不同的固溶、时效的温度和时间处理后,通过对其硬度测试和显微组织的观察,最终确定优化的固溶、时效处理工艺参数为360℃/1h、150℃/24h。经过最优的固溶、时效热处理后,合金中析出了大量弥散分布的第二相颗粒,然后对其进行5道次累积叠轧加工。ARB5板材的屈服强度、抗拉强度、屈强比分别达到了 233MPa、269MPa、86.64%,可看出,在经过同等的累积叠轧加工后板材强度提升更加明显,说明固溶、时效热处理后大量析出的第二相颗粒对板材起到了明显的强化作用。对比均匀化退火热处理后与固溶、时效热处理后再累积叠轧1、3、5道次板材的力学性能差异,再结合Mg-14Li-3Al-1Y-0.8Zr-0.4Sc合金板材中的组织变化,可得出,合金中均匀地分布在晶粒内和晶界处的第二相颗粒共同对合金起到了细化晶粒、钉扎位错的作用。晶粒内的A12Y和A13Sc复合的第二相颗粒有效地阻碍了位错的运动,使Mg-14Li-3A1-1Y-0.8Zr-0.4Sc合金能承受更多的外应力,晶界处的复合第二相颗粒钉扎晶界,抑制了晶界的长大,从而起到细化晶粒的作用。