马氏体相变是一种无扩散位移型相变，对材料的强化和形状记忆效应起着重要的作用，因此受到研究者广泛的关注。作为近期发展的相场理论是研究马氏体相变的有力工具。本文分别以典型热弹性马氏体相变的Mn-Cu合金和典型非热弹性马氏体相变的Fe-Ni合金为例，运用相场理论进行马氏体微结构演化的模拟，并对马氏体相变中的一些基本理论问题进行研究，其中包括：热弹性马氏体相变的可逆性及弹性能对相变的作用、马氏体变体之间的自协调、马氏体形核特征和纳米晶晶粒尺寸对非热弹性马氏体相变的影响等。主要研究成果概述如下：　　 1．本文首先建立了连续变温的相场模型，并以Mn-Cu合金为例，运用连续变温的相场模型，实现了单晶约束完全约束边界条件下（等同于一个晶粒受到周边多晶的约束）冷却（正相变）和升温（逆相变）过程的微观组织演化，为马氏体的正、逆相变的理论研究奠定了基础。　　 2．跟踪了马氏体正、逆相变微观组织演变过程的能量变化，揭示了马氏体相变产生的弹性应变能是马氏体正相变的阻力，但其是马氏体逆相变的驱动力，首次从微观组织演变过程的能量变化直接证明了前人的结论。　　 3．在马氏体相变开始温度(Ms)以下，对单晶完全约束边界条件下两个马氏体变体体系的升温和冷却过程进行了相场模拟，以Mn-Cu合金为例的模拟结果显示出：马氏体在升温的逆相变过程中，有孪晶构成的马氏体片收缩，而在随后冷却的正相变过程中，马氏体片几乎原路长大，这种热弹性马氏体相变的可逆特征与实验观察很好符合。而且结合微观组织演变特征和对应能量变化的分析，发现应变能控制着马氏体相变的演化路径。　　 4．在Mn-Cu合金的fcc→fct相变模拟中，本研究设定马氏体变体数目（包括两个和三个变体），运用能量跟踪的方法，分析了马氏体相变演化过程中总应变能的变化。模拟结果表明，在单晶完全约束条件下两个马氏体变体体系中，在马氏体片长大阶段，总弹性应变能随微观组织演变时间的增长而增加；而三个马氏体变体体系的总弹性应变能随微观组织演变时间的增长而降低，并且，后者总弹性能和化学自由能的比值远小于前者，因而三个变体的自协调更佳。该研究从不同变体数目的马氏体组织演变的能量变化，揭示了马氏体相变自协调的普遍规律。　　 5．马氏体相变作为一级相变具有形核和长大的过程，模拟结果表明，组织演化初期体系的化学自由能有峰值，预示着某些马氏体核肝消失，某些马氏体核肝能越过形核能垒生长，该模拟结果很好地论证了马氏体形核的特征。　　 6．以Fe-31Ni合金为例，本文运用相场方法研究了纳米晶中马氏体相变的尺寸效应。模拟晶粒尺寸从102nm变化到15nm，马氏体的Ms显著降低，同时，形核体积分数也明显减少，从而残留母相明显增加。模拟结果与已经报道的实验结果定性的吻合。　　 7．比较了晶粒尺寸对Fe-31Ni纳米晶合金具有体积膨胀效应（这种材料的实际特征）和其相应的无体积膨胀效应（此为本文人为假定的条件）马氏体相变的影响，揭示了由晶粒尺寸减小所引起的界面能的增加显著地抑制了具有体积膨胀效应的马氏体相变，但对无体积膨胀效应的马氏体相变影响不明显，由此表明体积膨胀效应所产生的静流变应变能是影响晶粒尺寸效应的主导因素。　　 8．相场模拟显示出，外加应力场使Fe-31Ni合金纳米晶中仅依靠热诱发不能产生马氏体相变的体系发生了马氏体相变，而且外加应力越大，相变诱发的马氏体量也越多。模拟结果与已经报道的实验结果定性的吻合。