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材料的热膨胀系数是一项重要的热物理量，当材料使用时所处的温度环境变化剧烈时，需要对材料的热膨胀系数给予重视。材料的热膨胀系数受晶格结构，显微结构等尺度因素的影响，但是目前已有的多种热膨胀模型，分散在各个尺度下，缺少多尺度的集成计算。因此，十分需要建立多尺度计算模型对材料的热膨胀系数进行集成计算。本研究基于计算相图方法，以及有效介质理论，开展了材料热膨胀系数的多尺度计算，具体研究内容如下: (1)基于计算相图(CALPHAD)方法，构建了二元及三元合金溶体相的热膨胀系数计算模型，提出了一种简单的处理合金磁性转变的物理模型。 (2)结合实验数据，采用建立的溶体相线膨胀系数的CALPHAD理论模型，对FCC结构的二元合金Fe-Ni热膨胀系数进行了优化计算。根据三元FCCFe-Ni-Cr固溶体的实验数据，对Fe-Ni-Cr三元系中固溶体相在不同成分、不同温度下的热膨胀系数进行了优化计算。 (3)开发了求解非线性方程组的拟牛顿法求解器，将该求解器用于等效磁路的非线性基尔霍夫方程组的计算，为今后求解相平衡提供了基础。 (4)基于有效介质理论，通过调用LabVIEW语言编写的计算模块，对石墨烯/环氧树脂体系和γ/γ Ni-Al合金的热膨胀系数进行了计算，研究了石墨烯体积含量、长径比以及取向分布对复合材料热膨胀系数的影响以及γ相溶解对Ni-Al合金热膨胀系数的影响。 本论文建立了热膨胀系数的CALPHAD理论模型，对Ni-Fe-Cr中的二元系，三元系的热膨胀系数进行了拟合计算，得到了吻合度较高的基础参数;开发了基于拟牛顿法的非线性方程求解器;采用有效介质理论，对复合体系的热膨胀系数进行了计算。为合金性质的多尺度集成计算奠定了基础，未来将这些模块进一步组装，可以实现元素—显微结构—宏观性质的集成计算。