随着计算材料科学的发展，通过数值模拟方法真实再现铸件凝固过程，揭示铸件内部各种组织花样的形成机制及演化历程，已逐渐成为研究凝固过程的一种非常重要的手段。相场法作为目前最有效的微观组织数值模拟方法，已在凝固微观组织演化研究中体现出越来越重要的作用。此外，相场法通过相场与温度场、溶质场、重力场、磁场及其他外部场的耦合，可有效地将微观与宏观尺度结合起来，能够对金属凝固过程进行真实的模拟，成为模拟材料微观组织的热点。　　近年来,集群系统以其低成本、高性能的特性提供了强大的并行计算能力和批处理能力,代表了高性能计算机发展的新方向。消息传递是目前集群系统广泛使用的一种程序设计模式,MPI则是其中最受欢迎的设计平台,被应用在各个领域中。本文基于 MPI在集群环境下对三维相场模型的并行算法进行研究和实现。　　在三维相场模拟中存在计算量大、效率低、求解区域小等突出问题，为了解决上述问题，探讨采用基于 MPI的并行编程求解三维相场模型，较大尺度的实现三维枝晶定量模拟。通过各节点内串行、节点间并行计算，以达到减少在较大规模三维区域内枝晶生长的计算时间的目的。同时，研究了 MPI主从和对等两种模式并对其计算效率进行比较，结果表明,主从模式比对等模式计算加速比更高。在任务规模为5003时，与串行计算时间相比，主从模式能达到10.3倍的加速比，而对等模式只能达到9.1倍的加速比。限于现有的硬件条件，在单 CPU上的三维枝晶体生长的计算区域只能达到5003，而采用基于 MPI的并行编程不仅可以提高计算效率，同时还可以将三维枝晶体生长的计算区域扩大到8003，解决了求解区域小的问题。　　充分利用基于MPI的并行环境下远高于单CPU的强大计算能力，探索基于MPI的并行系统结构求解三维枝晶生长的高性能计算方法，通过多进程的并发执行实现三维相场方程求解的并行计算，探讨了 MPI中点对点通信与集合通信在并行计算时数据传输的效率问题，讨论了热噪声幅值Fu?0与3Fu?10?时三维枝晶生长过程。