Hastelloy C-276镍基高温合金是一种在核电、化工领域中广泛应用的金属材料。该合金部件通常采用热加工成型的方式获得。然而,热加工过程中材料的塑性变形往往是非均匀的,其内部微观组织的演变过程也较为复杂,再加上该合金的热加工工艺范围相对较窄,因此很难控制最终制备的部件成品的质量。针对热加工的非均匀变形特征,本文设计了不同于传统恒定条件的变工况热压缩实验,结合实验和模拟,采用元胞自动机模型模拟了不同条件下的动态再结晶过程,分析了材料的加工历史对微观结构演化的影响。本文在二维动态再结晶元胞自动机的基础之上,探索建立了三维空间的元胞自动机模型。主要工作内容和结论如下:（1）HC-276合金热压缩后的应力应变曲线表现为明显的动态再结晶软化现象,且大部分曲线的应力在压缩结束时仍未达到平衡状态,表明HC-276合金在热加工时具有明显的动态再结晶倾向,并且它的热加工范围较小。微观组织研究表明,热加工历史对再结晶进程和演变过程均有较大影响。根据实验结果,绘制了以Murthy失稳准则为判据的热加工图,确定了HC-276合金的理想工艺参数和失稳区间。（2）建立了变工况动态再结晶元胞自动机模型,模拟了变速、变温的热压缩实验,并与实验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。模拟结果表明:与恒速率时相比,应变速率发生突变的热压缩实验获得完全的再结晶组织更为困难。基于元胞自动机模拟结果,设计了变工况条件下完全再结晶的热压缩工艺参数,并进行了实验验证。（3）基于再结晶的物理冶金学理论,将二维元胞自动机模型扩展,构建了三维空间模拟动态再结晶过程的元胞自动机程序,并与实验进行了对比验证。结果表明:三维元胞自动机模型不仅能够准确的预测出热压缩过程中的流变应力曲线和微观组织特征,而且相较于二维元胞自动机模型,其能更好的反映出再结晶动力学曲线的变化情况。