本发明属于铝锂合金热处理技术，具体为一种可改善铝锂合金综合性能的热处理工艺。该工艺适用的合金成分及重量百分比为：主合金化元素Cu 0.5～5.0％，Li 0.4～2.3％，Mg 0.1～5.0％,Zn 0～8.0％，微合金化元素Zr 0.04～0.20％，Mn 0.20～0.80％，Sc 0.05～0.35％，Ag 0.1～0.9％中的任意1～4种，Si≤0.10％,Fe≤0.10％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。将铝锂合金固溶淬火后，在‑80℃～190℃进行0.5～5h的深冷处理，在晶内形成大量均匀弥散分布的原子团簇，产生预时效的效果，然后进行单级或多级时效工艺来调控合金最终的析出相，使晶内的析出相均匀细小，晶界的析出相断续分布，从而提高合金的综合性能。其制备步骤为：固溶淬火；深冷处理；时效处理。本发明适用于航空、航天、兵器领域所用的铝锂合金厚板、锻件及挤压材。