纳米孪晶多晶材料由于存在大量高密度共格/非共格孪晶界,可以同时具有高强和高韧的卓越性质已经成为研究的焦点。这种高强高韧的卓越性质具有尺寸效应,依赖于孪晶的宽度以及晶粒尺寸。最近,有人通过金纳米薄膜受疲劳载荷作用的实验,基于原子尺度的观察和分析,发现在纳米尺度上,孪晶可以有效地协助晶粒粗化、生长。探究和理解这种现象的物理机制对于材料微结构设计和获得高强高韧材料有着重要意义。本文通过结合晶粒生长模型和孪晶形核生长模型建立了一个统一的连续相场模型,分别在双晶构型和多晶构型中模拟了不同条件对孪晶形成和晶粒生长之间关系的影响,进一步为了从原子尺度观察行为,用晶体相场法进行了初步尝试,主要工作可归纳如下:基于传统的晶粒生长相场模型和孪晶形核生长相场模型,发展了一个可用于模拟孪晶形成和晶粒生长之间关系的相场模型。该模型基于体系弹性能和界面能之间竞争的热力学分析,本征应变中(体现晶粒和孪晶的耦合作用)既包含晶粒序参量、又包含孪晶序参量,把体系的总自由能表示成晶粒、孪晶序参量的函数,分别带入晶粒、孪晶的相场动力学演化方程,让两者同时演化。测量孪晶变体各项异性生长的角度和孪晶理论不变平面应变的取向完全一致,初步证明了第二章建立的相场模型的正确性和可行性。在双晶构型中探究了外载、晶粒间取向错配角对孪晶形成和晶粒生长之间关系的影响。在一定的外载作用下,调节晶粒间取向错配角,我们得到了孪晶形成与晶粒生长之间的三种微观结构演化模态;进一步调节外载、晶粒间取向错配角,通过大量的数值模拟,我们得到了这两个参数控制下孪晶形成和晶粒生长之间微观结构三种演化模态构成的相图。随机生成一个多晶构型,将双晶构型拓展为多晶构型,模拟了任意多晶构型下孪晶形成和晶粒生长之间的关系,比较传统晶粒生长模型和第二章建立相场模型下的模拟结果,我们得到孪晶形成可以有效促进晶粒生长;在建立的相场模型中比较不同外载对模拟结果的影响,我们得到外载存在一个临界值,只有大于临界值时,孪晶才能形成进而促进晶粒生长,并且外载越大,晶粒生长速率越快,孪晶促进晶粒生长的效果越显著;考虑了动力学因素,比较了孪晶迁移率与晶界迁移率相当及孪晶迁移率远大于晶界迁移率、孪晶迁移率远小于晶界迁移率等情况,发现只有当孪晶迁移率和晶粒迁移率相当时,孪晶形成并能有效促进晶粒生长,并且绘制了多晶构型中孪晶与晶粒耦合微观结构的演化过程,发现仍然存在类似于双晶构型下孪晶形成和晶粒生长之间的三种微观结构演化模态。运用晶体相场法,我们模拟得到了孪晶的原子排列结构,并在单轴压缩条件下,模拟了不同晶粒取向错配角时孪晶界和晶界的耦合演化,发现了晶界会发生部分迁移,但迁移程度很小,孪晶促进晶粒生长的效果不明显。