激光熔注是一种新型的表面强化技术，适合于制备高耐磨、耐腐蚀和耐高温的梯度过渡复合涂层。在激光熔注过程中，熔注层的微观组织和增强颗粒的分布对熔注层的性能和寿命起到决定性作用。因此研究熔注层的微观组织有利于控制材料的性能，并设计合理的工艺参数，促进激光熔注技术的工业应用。本文采用相场法研究激光熔注熔池凝固过程中枝晶生长过程，研究对流、增强颗粒以及外界因素对枝晶形貌的影响，为激光熔注涂层性能的预测奠定基础。基于纯物质Wheeler模型，通过引入浓度场参数建立了镁合金相场模型，并结合材料的物性参数，研究了过冷度对单枝晶生长的影响。依据随机格子法原理建立了多晶粒相场模型，模拟了多枝晶的生长过程，以及温度梯度和冷却速度对多枝晶生长的影响，再现了枝晶间内部区域的干扰作用；温度梯度使得各个枝晶尺寸沿热流方向依次增大；冷却速度导致枝晶生长速度变大，枝晶臂变得粗大且枝晶臂间出现合并粗化现象。基于多晶粒相场模型，建立了耦合流场的相场模型，研究了对流对二元合金枝晶生长的影响。研究表明，熔体的流动能够改变枝晶的温度场和浓度场分布，从而影响多枝晶的生长。在对流作用下，枝晶上游侧受到熔体的冲刷，下游侧冲刷作用力弱，导致枝晶上游侧枝晶前端的温度边界层薄而下游侧厚，从而使得枝晶上游侧实际过冷度大，枝晶生长速度快；而枝晶下游侧实际过冷度小，枝晶生长速度缓慢，最终导致枝晶上游枝晶发达而下游枝晶退化。且随着对流速度的增大，这种现象越明显。增强颗粒体积分数越大，增强颗粒对枝晶的作用范围大，对枝晶形貌的影响越大；且在一定体积分数下，颗粒尺寸越小，颗粒分布区域广，对枝晶形貌影响最大。在研究温度梯度、冷却速度、对流以及增强颗粒对微观组织的影响中，颗粒对枝晶形貌的完整性影响最大