铸件微观组织模拟研究向定向凝固及单晶方面发展。其中，单向凝固柱状晶铸件与普通铸造方法得到的铸件相比，前者可以减少偏析、疏松等，而且形成了取向平行于主应力轴的晶粒，基本上消除了垂直主应力轴的横向晶界，使高温合金的高温强度、蠕变和持久特性、热疲劳性能有大幅度的改善，使航空发动机叶片的力学性能有了新的飞跃。另外，对面心立方晶体的磁性材料，如铁等，当铸态柱状晶沿<001>晶向取向时，因与磁化方向一致，而大大改善其磁性。 本文概述了铸件凝固过程数值模拟与应用的研究进展，介绍了温度场有限差分法数值模拟的模型，提出了目前凝固过程数值模拟的基本内容和需要解决的问题。作者以铸件凝固过程温度场变化为研究对象，根据有限差分法，综合考虑了边界条件、凝固潜热处理等方面，选取了与实际情况相符的数学模型，模拟了铸件温度场与铸件单向凝固的浓度场，根据高斯形核模型处理形核问题，考虑了枝晶的优先生长方向和枝晶尖端的生长动力学，进而在此基础上根据定向凝固的特点，采用新近出现的枝晶包膜跟踪法来跟踪凝固过程固液界面前沿，并处理晶体的生长，基于Fortran和VC⁺⁺编制了模拟软件，模拟了单向凝固柱状晶的生长及微观组织。 本文拟通过凝固过程柱状晶生长的微观模拟，达到控制凝固微观组织的目的，从而更有利于提高产品的力学性能，为铸造新材料、新工艺的开发提供可靠的技术支持。