共晶层片组织是一种比较普遍的微观组织,广泛存在于许多重要的结果材料和功能材料的液-固相变过程中。怎样准确地获取共晶凝固过程中共晶组织的演化信息以及转化规律,是共晶领域科研工作者们的最主要的问题。由于对成型过程的控制需要掌握大量的参数,全部用实验手段进行研究很难实现,而数值模拟方法可以克服这些困难,因此,微观组织的数值模拟方法得到了人们高度关注。在众多微观组织的数值模拟方法中,相场法作为一种比较有效的微观组织模拟方法,已在微观组织演化的研究中凸显出越来越重要的作用。相场法可以通过耦合其他外部场,有效地把微观和宏观尺度结合,比较真实地模拟铸件的凝固过程。本文以KKSM多相场模型为基础,模拟了Pb-Sn共晶合金的稳态凝固过程,以及以Pb-Sn共晶合金为基础模拟研究了共晶层片稳定性生长的影响因素。研究结果表明:(1)通过二元合金共晶生长的KKSM多相场模型与计算相图(CALPHAD)的耦合,模拟再现了定向凝固条件的Pb-Sn共晶合金的稳态生长过程,该模拟结果与理论吻合度较好。(2)在等温凝固条件下,共晶的层片形态受到初始层片间距的影响。随着初始层片间距的增大,亚共晶成分的生长形貌发生依次为:层片湮没→稳态生长→2λO→层片分叉;共晶成分为:层片湮没→稳态生长→1λO→2λO;过共晶成分为:层片湮没→稳态生长→T-2λO→Tilt。(3)在等温凝固时,通过对保持其他条件不变,改变固-液界面前沿的初始过冷度的模拟研究,可以看出:随着过冷度的增大,共晶层片的生长形态由规则形态向失稳的震荡状态变化。(4)当改变界面自由能时,在共晶三相点相接触的三个界面会随着改变,并且是使系统向着自由能最低状态方向变化。