众所周知,材料的性能很大程度上取决于其微观结构,而界面在微观结构的演化过程中扮演着非常重要的角色。对于现实世界中使用的绝大部分材料而言,界面的各向异性对于材料在各种过程中(如：凝固、时效、晶粒长大等)微观结构演变的影响是不可忽略的。深入了解界面各向异性对微观结构演变的影响有助于优化材料制备工艺以提升现有材料的性能,甚至于进行新型材料设计。然而,单纯的实验手段无法全面描述界面的各向异性。为此,人们往往借助于计算机模拟并辅以关键实验来实现这一目的。本论文选择工业应用背景较强的Al-Cu合金时效强化和多晶晶粒长大过程为研究对象,采用建立在扩散相界面基础上的相场法进行三维模拟,系统研究了界面各向异性在上述过程中对微观结果演变的影响,为制备工艺的优化和新型材料设计提供了有力的理论依据。本论文所取得的研究成果如下：1)基于Vaithyanathan等的工作建立了考虑弹性贡献的三维微观相场模型,对Al-2%Cu合金低温(200～250℃)时效过程进行了三维相场模拟,并与二维模拟和实验进行了对比。模拟结果表明：界面能和弹性能的性质共同决定了θ’析出相的平衡形貌。同时模拟了平均长度、平均厚度和平均纵横比随时效间的变化关系,并与二维模拟和实验进行了比较。2)采用Moelans等建立的模型对各向同性和各向异性的晶粒长大过程进行了三维相场模拟,研究了小角度晶界对晶粒长大的影响。本工作中提出了一个特殊的一维变量θ来替代三维空间中的取向差,使模拟工作极大地简化。本工作通过将各向异性晶粒长大过程的晶粒形貌和生长动力学与各向同性结果进行对比后发现：小角度晶界总体上减缓了晶粒的生长速率。