摘要：鎳基高溫合金是一類重要的高溫結構材料,其鑄態組織尤其是枝晶組織對最終的性能有重要影響。開發了耦合熱力學數據庫的相場模型,用于模擬多元鎳基高溫合金的枝晶生長過程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)來加速相場計算,以實現大尺度范圍下的凝固組織相場模擬。對定向凝固單晶枝晶生長進行了模擬研究,結果表明從基底形成枝晶臂經歷了從瞬態生長到穩態生長的過程,且整個過程受到傳熱與溶質擴散的控制。對定向凝固雙晶競爭生長(θ=±15°)進行了模擬研究,其中發散型枝晶生長中擇優取向枝晶能競爭掉非擇優取向的枝晶使得晶界發生移動,而匯聚型枝晶生長中晶界保持不變。最后研究了自然對流對枝晶生長的影響,并將模擬得到元素偏析結果與試驗結果進行了對比,發現吻合較好。