随着航天工业中对优质轻合金的要求越来越高,镁合金成为迅速崛起的新型工程材料。镁锂合金在结构金属材料中是最轻的,被称为超轻镁合金。镁锂合金具有高比强度、高弹性模量,良好的阻尼减震性、电磁屏蔽性等优点。镁合金在超塑性状态具有大延伸、变形抗力低、良好的成形性能等优势,这些特点拓宽了镁合金超塑成形在工业中的应用。本文以LZ91镁锂合金的超塑成形为背景,对其超塑性能、微观组织演变、成形工艺进行了研究。通过LZ91镁锂合金的高温拉伸实验,得到材料变形的最佳超塑成形温度及应变速率。以真应力-真应变拉伸曲线为基础,计算应变速率敏感性指数m值,构造合金的热变形本构方程。对高温拉伸后的晶粒组织及不同应变速率下合金中的位错演变进行了研究。通过拉伸实验数据,利用MSC.MARC有限元模拟软件对负角度盒形件的不同成形工艺方案进行模拟,根据模拟结果优化成形工艺参数,并在此基础上实现了LZ91镁锂合金负角度盒形件的超塑成形。LZ91镁锂合金的高温拉伸实验表明,材料的最佳超塑成形温度为300oC,应变速率是5×10-4s-1,此时合金的延伸率为812.6%。在250oC下材料的应变速率敏感性指数m值为0.65,说明材料的超塑性能良好;通过回归分析获得材料的热变形本构方程。对高温拉伸变形后试样标距部位的晶粒组织进行观察后可得,超塑拉伸后,晶粒大小随着应变速率的降低和温度的升高而不断长大;对不同应变下镁锂合金内部的位错像进行观察发现,拉伸过程中位错增殖速度很慢,密度很低,较低的位错密度不足以发生动态再结晶。两者共同作用造成应变硬化现象。使用MSC.MARC有限元模拟软件对LZ91镁锂合金负角度盒形件的不同成形工艺方案进行模拟,最终选择固体粉末介质胀形方案。通过讨论摩擦力对成形零件厚度分布的影响,从而优化成形工艺。最后模拟计算得到零件成形时的压力-时间曲线。根据以上实验结果,在250oC的条件下采用分瓣模具超塑成形出负角度盒形件。