合金的再结晶,是金属材料成型过程中细化显微组织和控制性能的重要方法。AZ31镁合金具有良好的延展率和较高强度,然而该合金室温塑性低,元素含量较低,时效强化和固溶强化效果均不理想,于是再结晶成为控制该合金组织,提高其性能的有效手段,因此本研究选取AZ31镁合金为作为范例,建立了一个相场法模拟材料再结晶的模型,相场法实现了工业尺度真实时空下再结晶过程演变的模拟,模拟结果得到了实验结果的证明,利用新模型模拟研究了主要再结晶微观机理与AZ31晶粒长大的关系。论文讨论了当前固态组织演变过程的相场法模拟模型,论证了相场法中界面的概念以及模型中界面的各种处理方法,论证了晶界作用域的作用,阐述了晶界作用域就是相场模型中界面处有序化变量的变化范围,其物理意义是界面能量的分布范围,并对应于成分界面偏析的范围。在相场再结晶模型中提出了形式为f(ηide,ηjre)=D(ηide)2(1-(ηjre)2)的冷变形储能项。考察了冷变形应变大小对形变金属的亚晶粒尺寸和储能的影响的机理和实验结果,代入到本文建立的再结晶模拟模型,成功地再现了再结晶晶粒尺寸随预先冷变形量增加存在一个临界变形量对应尺寸峰值的普遍实验结果,并给出了这一有趣实验现象机理的理论解释。本文通过论证参数B1re、B1de、B2re、B2de与界面能的关系,根据该关系确定了其值,同时将自由能密度函数中成分相关的表达与热力学数据软件THERMOCALC计算得到的该合金自由能成分曲线进行数值拟合,确定了参数A、A1、A2的真实值。模型建立得出,晶界作用域宽度主要由梯度项系数决定,晶界能则由梯度项系数和耦合项系数共同决定。对于AZ31镁合金,模拟研究了晶界作用域宽度取值的合理性和对显微组织影响的关系,得出取值为1.18μm时,模拟符合实验结果,从而确定了梯度项系数和耦合项系数。模型提出了界面迁移率有关的系数L可以表达为阿伦尼乌斯公式形式,并确定了其中的激活能是该系统中合金元素原子尺寸最大的Zn原子的偏析激活能。通过比较在400℃时的实验数值的方法,确定了界面能动性表达式中的与温度无关系数L0的值。本文应用该模型模拟了AZ31在210℃-400℃范围内的再结晶过程,模拟得出：储能的增加可以显著地增大AZ31镁合金再结晶晶粒尺寸,储能的影响在退火初期影响显著,随着退火时间的增加,影响逐渐的变小；基于再结晶形核是已有晶界弓出的机理,而再结晶初期是储能高速释放的物理过程,模型模拟晶粒演变自然表现出了一个再结晶形核阶段,并且发现再结晶晶界形核率存在一个2.91个/μm2很小的临界值,大于这个值时,晶界形核率对再结晶晶粒大小几乎没有影响；AZ31镁合金再结晶晶粒尺寸会随着冷变形晶粒度的增大而明显增大,而且随着冷变形晶粒长宽比的增大而逐渐减小；可以把合金在冷变形后退火的过程,按照机理自然分为再结晶和热晶粒长大两个阶段,模拟得出在再结晶温度下,理论再结晶完成所需的时间是实践定义的再结晶时间的2/3。