双相镁锂合金兼顾了a-Mg(HCP)和b-Li(BCC)两相的优异性能,相比普通镁合金,塑性更佳,在航空、军事、民用等领域有广泛的应用前景,但双相镁锂合金强度较低,在工业应用中受到一定限制。搅拌摩擦加工(FSP)技术是一种新型的剧烈塑性变形技术,可对已成型工件进行表面细晶处理。本课题以轧制态双相镁锂合金为研究对象,分别在空气、底部水冷、水下三种条件下进行搅拌摩擦加工,研究加工工艺参数对材料组织、织构及力学性能的影响。此外,本课题还研究了后续退火处理对常规搅拌摩擦加工试样微观组织及力学性能的影响,为搅拌摩擦加工制备细晶双相镁锂合金提供理论依据。实验选取不同的加工工艺参数对LZ91镁锂合金进行常规搅拌摩擦加工(NFSP),探索常规搅拌摩擦加工双相镁锂合金的可行性,研究不同加工工艺参数对合金成型性的影响。研究结果表明,LZ91合金对热积累敏感,成形温度区间窄,热塑性状态材料粘性大,无冷却介质条件下制备出的镁锂合金均出现不同程度的缺陷,材料成型性较差,并且在空气中镁锂合金易被氧化。对LZ91镁锂合金板材进行强制冷却,有助于均匀板材温度。在底部水冷的条件下,研究旋转速度对搅拌区组织特征的影响。研究结果表明,在该条件下进行搅拌摩擦加工,转速可提升至400r/min,试样表面平整光滑、内部无明显加工缺陷。塑性流动方式不同导致搅拌区前进侧与后退侧组织差异。搅拌摩擦加工过程中发生剧烈塑性变形细化了原始的晶粒组织,涡流区晶粒被细化成均匀的等轴细晶,晶粒为随机取向,织构强度被弱化。进一步加强冷却可将搅拌头旋转速度提升至600r/min,因此对含第二相颗粒的LZJX9100双相镁锂合金进行水下搅拌摩擦加工(SFSP),研究水下搅拌摩擦加工对合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,提高转速可以有效细化合金中的第二相颗粒,涡流区细化效果最佳。搅拌摩擦加工过程中,b-Li晶粒细化效果弱于a-Mg,后退侧细化效果弱于前进侧。在细晶强化及第二相强化共同作用下,该合金强度、硬度均显著提高。前进侧窄的搅拌区与基体的过渡组织、破碎的第二相颗粒均会降低合金力学性能,断裂模式倾向于脆性断裂。加工中提高转速,降低行进速度可有效改善过渡区和第二相的弱化问题。选取底部水冷条件下旋转速度为300r/min、行进速度为25mm/min的镁锂合金板材进行退火处理,研究退火处理对搅拌摩擦加工LZ91双相镁锂合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,不同特征的初始变形组织在热处理过程中组织演变规律不同,双相分布均匀的细晶结构在热处理中稳定长大,前进侧与基体组织突变得到改善,后退侧团聚成岛状的α细晶在热处理中迅速长大,热稳定性较差。250℃下退火处理30min后,搅拌摩擦加工LZ91镁锂合金均匀伸长率提高约50%,拉伸中前进侧应力集中有效改善,在退火处理前后后退侧组织均为性能薄弱区域。