相场模型是建立在Ginzburg-Landau唯象理论上的一种基于经典热力学和动力学理论的物理模型,模型中的部分参数采用唯象处理。在相场法中,通过引入一套与时间和空间有关的场变量对体系的瞬时状态进行描述,为我们提供了有关显微组织变化的信息。本文运用已经改进的相场法模型,根据单相再结晶系统中局域自由能密度函数的表达式,引入成分场变量、储能项等构建了在工业应用范围内模拟真实时空再结晶组织演化的模型,通过改变模型的参数,对影响AZ31镁合金再结晶及晶粒长大过程中的部分微观因素进行了研究。本研究首先通过模拟计算得知,在一定范围内,晶界作用域宽度与自由能密度函数耦合项系数K1值无关,只与有序化参数梯度项系数K2值有关,而且耦合项系数K1值和梯度项系数K2值对界面能都有重要影响,但梯度项系数K2的值对界面能的影响程度更大接着,本研究考察了储存能微观因素的变化对AZ31镁合金再结晶及晶粒长大过程的影响。模拟结果表明,在一定温度下,AZ31镁合金系统再结晶及晶粒长大过程中晶粒的平均尺寸随储存能的增加而降低,平均生长速度随储存能的增大而减小。当再结晶退火温度由250℃提高到300℃时,储存能对再结晶晶粒长大过程的影响的效果显著增加,当温度由300℃提高到400℃时,储能对再结晶晶粒长大过程影响效果的增加变化很小。同时,本研究还考察了AZ31镁合金系统的界面能微观因素变化对再结晶晶粒长大过程的影响。模拟研究发现,合金系统存在一个等于0.33J/m2的临界界面能值,当界面能大于该临界值时,平均晶粒尺寸、晶粒长大速度均随界面能的增加而显著增大,当界面能小于该临界值时,界面能对再结晶及晶粒长大过程的平均晶粒尺寸影响很小另外,本文扩展相场法模型使之运用到纳米尺度。利用相场模型模拟研究了纳米结构AZ31镁合金晶粒异常生长规律,尝试提供纳米材料显微组织控制而提高塑韧性的新途径。模拟研究发现,通过控制局域界面能、储存能和界面能动性三个微观因素,可以实现在纳米基体中出现局部的晶粒异常生长,以构造期望的晶粒混合显微组织。此模拟结果说明,如果产生少数特殊取向的初始纳米晶粒含有局部低晶界能、局部高的储存能、或局部高的界面能动性时,可以得到纳米基体中分散少量微米级大晶粒的微观组织,以期望在保持高强度的同时改善纳米材料的韧性。最后,本论文还模拟研究了ZA31镁合金中A1原子扩散微观因素对晶界偏析和晶粒长大的影响。得到如下结论：根据有序化参数模拟出的晶粒显微组织图和根据成分场模拟出的晶粒显微组织图是一致的,表明了局部自由能函数构造的正确性。相场模型中扩散迁移率的取值越大,晶界处A1成分的偏析浓度越高。当扩散迁移率的值取到足够大时,其对再结晶晶粒的平均尺寸影响很小,当扩撒迁移率的值小于某一个临界值时,再减小扩散迁移率会导致再结晶晶粒的平均尺寸显著增加。当扩散迁移率为正常值时,Al成分的分布在弯曲界面附近比平直界面附近更加不均匀。扩散迁移率的值越大,晶内A1成分的分布越均匀,而晶界偏析现象更加明显。