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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,被称为超轻合金,在航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景。然而,镁锂合金具有绝对强度低和热稳定性差等缺点,限制了其广泛应用。本文基于当前镁锂合金强度偏低,强化机制研究不够深入的现状,探索了Zn和Gd含量及Zn/Gd比对铸态和挤压态Mg-Li-Zn-Gd合金的微观组织与力学性能的影响,旨在开发出高性能新型镁锂合金材料,为拓展镁锂合金的应用提供理论与技术支撑。主要研究成果如下:利用真空熔炼炉在氩气保护下制备了Mg-8Li-xZn-yGd（x=1,2,3,4;y=1,2 wt.%）系列合金。研究结果表明,铸态Mg-8Li-xZn-yGd合金主要由α-Mg相、β-Li相、W相（Mg3Zn3Gd2）、LiMgZn相、Mg3Gd相组成。随着锌含量的增加,长条状的W相数量逐渐增加,方块状的Mg3Gd相逐渐减少;Mg-8Li-xZn-1Gd（x=1,2,3,4 wt.%）合金的屈服强度和抗拉强度也随着Zn含量增加而逐渐增加,而延伸率先增加后减少。研究发现,合金强度的提高主要归功于细小W相的第二相强化以及Zn的固溶强化。研究还发现,Gd的作用机理和Zn不同,随着钆含量的增加,Mg3Gd相数量增加,W相逐渐粗化并且形成不连续网络状结构。Mg-8Li-4Zn-yGd（y=1,1.5,2 wt.%）合金的屈服强度和抗拉强度随着钆含量的增加逐渐降低,而延伸率逐渐提升。研究发现,Zn/Gd比为4:1的Mg-Li-Zn-Gd具有最高的强化效果。探索了固溶处理和时效处理对Mg-8Li-xZn-yGd合金力学性能的影响。结果表明,经过固溶处理,Mg-8Li-xZn-yGd合金强度没有明显的提升,而延伸率有大幅度提高,达到30%以上。而随着时效时间的增加,硬度先增加后降低,75℃和125℃时效处理条件下峰值时效时间均为4小时。相比之下,固溶处理再经过时效处理的硬度大于铸态合金直接时效处理的硬度。在上述研究基础上,固定Zn/Gd比为2和4,设计了Mg-8Li-x（2Zn-Gd）和Mg-8Li-x（4Zn-Gd）（x=1,1.5,2 wt.%）合金。对比研究了Zn和Gd的含量对固定Zn/Gd比的铸态和挤压态镁锂合金的微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明,铸态下Zn/Gd比相同时,α-Mg晶粒的平均尺寸随着Zn和Gd含量的增加逐渐减少。Mg-8Li-8Zn-2Gd的平均晶粒尺寸最小,在36μm左右。第二相数量随着Zn和Gd含量的增加逐渐增加。其中粗化的网络状Mg3Gd相分布在α-Mg基体中。而挤压态合金中Mg3Gd相呈现为镂空的骨骼状,LiMgZn相粒子的尺寸较小,在1μm左右,W相尺寸在510μm左右。经过挤压变形,W相和LiMgZn相充分破碎,但是部分骨骼状的Mg3Gd相未充分破碎。利用TEM对合金中第二相进行了表征,研究发现,W相沿晶界分布,LiMgZn相主要分布在β-Li基体中,并与β-Li基体存在一定取向关系。借助TEM还发现了一种非常细小的球形粒子,尺寸在30200 nm之间,弥散分布在β-Li中,而不存在于α-Mg中。揭示了挤压态含Zn、Gd镁锂合金的强化机制,即合金强度随着Zn和Gd含量增加而提高,主要归功于挤压过程中动态再结晶的β-Li细晶强化、挤压破碎W相和LiMgZn的第二相强化以及球形粒子的弥散强化。在理论研究的基础上,开发出了综合力学性能最佳的Mg-8Li-8Zn-2Gd新型镁锂合金,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为274 MPa、283 MPa、39.9%。