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随着全球能源危机的加剧与日益严重的环境污染问题,汽车行业正在逐步推进汽车轻量化设计的发展模式。作为一种新型高强钢,Fe-Mn-Al钢在保证其优异的力学性能的同时,其低密度、耐腐蚀的特征被视作未来汽车用钢发展方向。因此,本文基于汽车轻量化的设计原理及其性能要求,从成分设计、热轧成形、冷轧成形、热处理及室温拉伸变形等角度研究Fe-Mn-Al系轻质高强钢的制备工艺及变形机理。设计成分体系Fe-27Mn-11.5Al-0.95C-0.59Si为稳定的奥氏体基体+δ-铁素体的两相组织,密度为6.55g/cm3,与纯铁相比密度下降16.6%。利用Glebble-1500热模拟试验机在900～1150℃、0.01～10s-1条件下研究实验用钢的动态再结晶行为,变形初期的铁素体动态再结晶造成真应力-应变曲线的类屈服效应,后期以奥氏体再结晶为主体,曲线为典型再结晶型。利用双曲正弦函数模型建立了实验用钢的热变形方程,计算其热变形激活能为290.204kJ/mol;采用z参数方程描述两相组织的动态再结晶行为。铁素体组织形貌对应变速率敏感,高应变速率下为带状组织,低应变速率下为岛状组织;铁素体再结晶与奥氏体晶粒长大促使了带状铁素体向岛状转变。研究固溶处理工艺对热轧钢板组织性能的影响规律。结果表明：热轧卷取温度通过控制晶界碳化物析出影响Fe-Mn-Al钢板的强韧性；固溶处理促进奥氏体晶粒长大与带状δ-铁素体破碎分离,降低钢板强度而提高其塑性,但过高的固溶温度或固溶时间造成铁素体组织粗大,质量分数增大,钢板强韧性下降;1050℃下固溶1h后钢板变现出良好的强韧性组合,强塑积达到46.48GPa-%。研究850～1050℃范围内退火温度对冷轧Fe-Mn-Al钢组织性能及断裂行为的影响。低温退火过程中的奥氏体共析转变造成实验用钢较高的K碳化物含量与极差的塑性,1000℃退火后抗拉强度为1003MPa,断后伸长率为41.3%,强塑积为41.4GPa.%。利用Hollomon方程解释冷轧Fe-Mn-Al的多阶段加工硬化行为,分析退火温度与其力学性能的关系。修正后的Hollomon方程对拉伸真实应力-应变曲线拟合,平均可决系数从0.9468提高到0.9995。利用原位拉伸试验与不同应变下的透射电子显微镜(TEM)观察,研究Fe-Mn-Al系轻质高强钢室温变形过程中的微观组织转变。变形初期奥氏体中形成少量的滑移带,并随位移量的增大而增多,出现滑移带交割；6-铁素体中有序相的存在将提高其硬度而降低其变形能力,导致变形后期裂纹萌生扩展。考虑到两相组织成分差异,计算奥氏体层错能为～80mJ/m2；室温变形过程中奥氏体先后经历位错束集、泰勒晶格、高密度位错墙、畴界以及在高应变状态下的微带交割,表现为明显的平面滑移特征；微带的交割形成奥氏体晶粒细分,促使其稳定的加工硬化率和连续的加工硬化行为。