镁合金作为目前最轻的结构材料,越来越引起人们的重视,由于其诸多的优良性能,使其在汽车、航空航天、3C等领域得到越来越广泛的使用。AZ31镁合金作为目前商业化应用最广的镁合金,被选择作为本研究的模拟范例材料。由于Al和其他合金元素在Mg合金中固溶度不高,导致时效强化和固溶强化的效果均不理想。因此,我们模拟探索把引入新型第二相颗粒细化晶粒作为一种进一步提高ZA31机械性能的潜在方法,为选择复合加入和原位合成的方法在AZ31中引入第二相颗粒的实验研究提供显微组织设计的理论指导。本文使用改进后的多序参量相场模型,研究确定了模型中各项参数的物理意义,建立了在真实时空下,在AZ31基体内部引入不同尺寸,不同体积含量,不同形状,不同分布的第二相颗粒下的晶粒生长相场模型,并与实验数据对照证明了模型的可靠性。模拟表明：第二相颗粒形状一定时,其体积含量越高,对晶界钉扎作用越强,达到稳定状态时的平均晶粒尺寸越小。当第二相颗粒体积分数一定时,圆形颗粒存在一个临界尺寸,小于该临界值,粒子尺寸越大,对晶粒生长的钉扎作用越大,大于该临界值后,粒子的尺寸越大,对晶粒长大的钉扎作用越小。当第二相粒子形貌不同时,若单个第二相颗粒体积相同,且第二相粒子体积含量较低时(小于2%),细化晶粒的效果从强到弱依次是圆形,椭球形和棒状,即细化效果随长径比的增加而减少；当体积含量较高,达到临界值(大约4%)以后,细化晶粒效果从强到弱依次变为棒状,椭球形,圆形。此外,本论文还研究了第二相颗粒分布对晶粒长大的影响,在模拟实验中,分别令10%,30%,50%,80%和100%的第二相颗粒在晶界偏聚,模拟结果表明,随着第二相颗粒在晶界偏聚量的增加,细化晶粒的效果增强,尤其在第二相颗粒含量较低的情况下此现象更为明显。但是当偏聚量达到一定值(60%)时,随着偏聚量的增加,细化效果提升不大。模拟结果数据的综合分析表明：本研究用相场法模拟所得到的AZ31镁合金微观组织演化规律和Zener公式理论结果相符合。本文所得出的模拟结果对理解第二相颗粒影响晶粒长大的机理和规律有重要的学术参考意义,对试验中精确控制第二相的引入来细化AZ31晶粒和材料特性有重要的参考价值。