铁素体-奥氏体不锈钢因其优异的力学性能和耐腐蚀性,是现代核电站结构部件的重要材料。在300-550oC范围内服役时,铁素体相会发生分解,析出富Cr的α’相,使得合金强度增加,而抗腐蚀性和韧性等性能恶化,从而影响合金的使用寿命和安全性。而应力会加速相分离,因此,研究应力条件下Fe?Cr合金析出相α’相的尺寸、形状和数量随时效时间的变化,揭示外应力对α′相的微观组织和动力学演变的影响,对处于外应力状态下的组织演变和力学性能的预测具有参考意义。本文基于Cahn-Hilliard扩散方程,结合Khachaturyan微观弹性理论,将外应力应变引入自由能中,建立Fe–Cr合金的三维相场模型,并结合透射电镜(TEM)实验,研究了在外应力下Fe–Cr合金中α′相的析出、长大和粗化过程。揭示了二维和三维模拟、外应力大小、应力状态以及温度对α′相的微观组织演变、相分离速率和粗化行为的影响规律。三维模拟中α′相的体积分数和平均颗粒半径与TEM实验结果更接近。外应力下α′相微观组织的长条状颗粒取向明显,α′相延伸方向平行于拉伸应力方向,而垂直于压缩应力方向;外应力下α+α′两相的成分边界变宽,α′相颗粒尺寸分布的宽度增大,峰值降低,颗粒纵横比增加,并且压缩应力对组织的影响更加显著。较小的拉伸应力20 MPa对α′相的体积分数、颗粒数密度、平均颗粒半径以及成分演变的影响不明显。随着拉伸应力增加到200 MPa,初始相分离的体积分数和颗粒数密度的变化加快,压缩应力下初始相分离的变化更快。随着温度的升高,拉伸应力下α′相初始相分离加快,颗粒的延伸取向更加明显,然而高温下拉伸应力对α′相的粗化的影响减小,而压缩应力下粗化速率加快。