再结晶退火是金属材料加工与制备过程中调控材料塑性加工后微观组织与性能的常用手段，也是优化晶体学织构以进一步提高材料力学及物理性能的极为重要的工艺环节。经过长期的实验研究，人们对于再结晶过程微观组织和织构演变的基本规律有了比较充分的认识，但与再结晶织构相关的机理研究却明显滞后，尚未形成系统成熟的理论。为此，人们期望能借助模拟手段以完善再结晶织构形成理论，建立了各种计算机模型，将它用于模拟再结晶行为，且在组织演变和动力学方面取得了显著的成果，但在再结晶织构演变方面尚只能部分地体现实验观察的主要结果，远远没有达到定量预测的目的，有待进一步优化和发展。本课题基于相场动力学，构建了包含晶粒形貌、取向及应变储能等材料状态和结构特征的相场模型，并在模型中引入了晶界能的分子动力学计算模块；通过分析形核过程中晶界能的变化，提出了确定形核择优取向的能量原则，即最小晶界能原则；通过分析相场模型中序参量描述晶粒形貌时表现出的特征，提出了用于求解相场动力学方程的活跃网格追踪(AGT)算法；选取AA1070作为模型材料，进行冷轧加工，研究退火过程中的再结晶动力学、组织和织构演变规律，并验证了相场模型的预测精度；结合实验和模拟结果，深入探讨晶粒在形核和长大阶段的择优取向机制及其物理本质。相关理论成果的取得，为进一步揭示材料结构特性和状态及退火条件对再结晶行为的影响规律和机理，有效控制材料的退火组织、织构及性能提供了有益的理论依据和方法。得到了如下主要结果与结论：(1)比较了分子动力学与Read-Shockley公式的计算结果，讨论了考虑完整晶界几何参数(晶粒间取向关系和晶界面取向)影响的晶界能引入方式。结果表明：分子动力学计算的晶界能与晶界几何参数有较强的相关性，计算的晶界能变化趋势与实验测试的结果符合较好，同种取向关系(包括取向差轴和取向差角)的两晶粒间的晶界能量与它们构成的晶界结构有关；Read-Shockley公式仅能粗略地描述小角度晶界的晶界能随取向差角的变化趋势，且无法体现其它晶界几何参数的影响；在再结晶模型中引入分子动力学计算的晶界能明显优于该经验公式。(2)以面心立方材料冷轧后退火的织构演变特征为例，检验了最小晶界能原则的应用效果。结果表明：当新晶界类型为对称倾斜晶界(STGB)和非对称倾斜晶界(ATGB)时，晶核取向均不同程度地向C取向和R取向附近聚集，但新晶界类型为STGB时择优形核成C取向的可能性最大；当新晶界类型为扭转晶界(TGB)时，晶核取向没有向C取向附近聚集的趋势，但仍有择优形核成R取向的可能；此外，晶核取向在Bs等其它取向附近聚集的趋势也与新晶界类型有关，形成ATGB时晶核取向趋于Bs取向的强度明显高于形成STGB和TGB的情况。(3)以正常晶粒长大模拟为例检验了AGT算法的模拟精度，分析了AGT算法的计算效率优势。结果表明：AGT算法的计算效率受单个网格上序参量分量个数的影响不明显，是一种高效的求解相场动力学方程的计算方法；与活跃参量追踪(APT)算法相比，AGT算法计算效率受到模拟体系大小的影响明显较低，其计算效率的优势随着模拟的推进而更加显著；与常规算法相比，AGT算法只计算活跃网格上活跃参量随时间的变化情况，但计算结果都与常规算法相当，表明计算精度较高，应用于模拟时不产生晶粒合并的现象，能够有效描述晶粒的拓扑结构演变；(4)将所建立的相场模型应用于模拟冷轧AA1070铝板再结晶退火过程。结果表明：该模型能够充分有效地描述了退火过程中的再结晶动力学和组织演变特征，不同程度地体现了再结晶过程中定向形核和选择长大特征，模拟所得的再结晶织构与实测织构特征符合较好；最小晶界能原则下确定的晶核取向与形核位置周围基体的取向密切相关，晶核择优取向表现出亚晶形核和晶界弓出形核的择优取向特征；在变形组织中高应变储能位置形核时晶核取向与原变形组织内晶粒的取向很相近或完全相同，在大角度晶界处形核时晶核取向可能择优形核成C取向和R取向，即再结晶织构的主要组分。