铝锂合金是一种具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝合金,而铸造铝锂合金除了具有与变形铝锂合金同样的优点外,还可提高含锂量,且有利于降低铝锂合金的各向异性,在航空航天领域有广阔的应用前景。本文设计了6种成分的Al-Li(-Mg)-Cu-Zr系铝锂合金,在大气环境中利用高纯氩气保护熔炼浇铸阶梯型铝锂合金铸件,利用扫描电镜、XRD测试、拉伸测试等分析铸件,研究了不同合金成分及热处理工艺对合金的显微组织及力学性能的影响,结果表明:铸态Al-Li-Cu-Zr系合金晶粒为细小的等轴晶,加入Mg元素后晶粒会转变为粗大的枝晶,且随Mg元素含量的提高,晶粒尺寸变大,第二相含量也有所增多。Al-2.5Li系铸态合金中存在的相有δ’(Al3Li)相、T2(Al6Cu Li3)相、T(Al2Mg Li)相以及Al8.9Li1.1相,Al-5Li系铸态合金中还出现了δ(Al Li)相。经过热处理之后,Al-2.5Li系合金中不规则的细小δ’相弥散分布,晶界上的第二相也较铸态更为细小,在部分时效态合金中,δ’相发生聚集长大。而Al-5Li系合金的固溶时效热处理效果并不是十分明显,热处理后合金中原本连成片的第二相变成了碎片状,相组成也与铸态无明显区别。Al-Li-Cu-Zr系合金中加入Mg元素后,铸态显微硬度有所上升,且随Mg元素含量的增加而增加,但拉伸强度出现了先下降后上升的现象,延伸率均不高。Al-2.5Li系合金有比较明显的固溶时效强化效果,Al-2.5Li-1Cu-0.15Zr、Al-2.5Li-2Mg-1Cu-0.15Zr、Al-2.5Li-5Mg-1Cu-0.15Zr合金最佳时效处理工艺分别为140℃×10h+190℃×4h、140℃×10h+190℃×8h、140℃×14h+190℃×4h,而Al-5Li系合金时效热处理之后的拉伸性能与铸态相差不多,力学性能较差。Al-2.5Li系合金的铸态拉伸断裂方式为沿晶脆性断裂,经过时效处理后,断口上可见一些小而浅的韧窝和撕裂棱,Al-5Li系合金的铸态与时效态拉伸断裂方式为脆性断裂,断口中存在大量的撕裂棱以及河流花样,并可观察到一些铸造缺陷。