相场法作为模拟凝固微观组织切实有效的方法,不用对固液界面进行追踪就能够模拟材料凝固时枝晶生长形貌的变化情况,可以模拟凝固微观组织的形成、预测金属的机械性能并且优化生产工艺参数,达到提高铸件质量的最终目的,这对实际生产有十分长远的意义。本文在改进的KKS模型的基础上,建立了一个模拟三元合金多晶粒生长的相场模型,并用此模型对Al-Cu-Mg三元合金凝固微观组织演变情况展开工作,模拟了其单晶粒与多晶粒共同生长时的枝晶生长情况。研究了过冷度、扰动强度、各向异性、第三组元以及凝固潜热对Al-Cu-Mg合金枝晶生长情况的影响。在非等温条件下模拟了Al-2at%Cu-3.5at%Mg三元合金枝晶生长过程,获得了很好的三元合金枝晶形貌,观察了枝晶侧向分支的竞争生长以及到凝固后期出现的颈缩现象。在多晶粒生长初期,各个晶粒之间没有相互作用,并且各个晶粒独立生长,生长到一段时间后,枝晶之间存在相互作用,出现竞争生长现象,枝晶共同生长情况不再符合Ivantsov理论。在各向异性强度逐渐增大的情况下,枝晶的优先生长方向的生长愈明显,枝晶形貌从海藻形态逐渐向枝晶形态发生转变。而随着扰动强度的增加,枝晶侧向分支愈加发达,加入1%的扰动就能得到比较好的枝晶形貌。研究了非等温条件下过冷度对Al-Cu-Mg三元合金凝固单晶粒和多晶粒共同生长时枝晶生长的影响,在过冷度增加的时候枝晶的生长速度也随着增大,而尖端曲率半径则越来越小,侧向分支越来越发达,枝晶主干越来越细。过冷度越大,枝晶生长速度越快,使得枝晶的溶质偏析越严重,溶质浓度梯度大。计算区域升高的温度随着过冷度的增大而增大,相应的温度差也随着增大,但是温度的变化规律都是一样的。随着第三组员溶质Mg的含量的减少,枝晶生长速度逐渐增大,枝晶的侧向分支越发达,溶质偏析越严重,最高温度越大。在多晶粒生长情况下对比等温凝固与非等温凝固的模拟结果,两种情况下都能获得良好的枝晶形貌,但是在非等温凝固时枝晶侧向分支没有等温凝固时候发达,凝固速率也比等温凝固时候要小,这是枝晶生长过程中考虑了潜热造成的,更接近实际凝固情况。