镁合金是目前金属中最轻的结构材料,同时具有良好的机械性能、电磁屏蔽性、易回收等诸多优点,使其在汽车、航天尤其是3C等行业备受关注。然而较低的强度一直是限制镁合金使用的主要原因,而目前通过在一定温度下向合金系统中加入特殊元素（如稀土等）,进而依靠其在变形过程中析出的第二相粒子所产生的钉轧作用来细化晶粒的方式作为一种提高合金强度的有效途径。然而当前实验方法对第二相粒子及外加应力对镁合金晶粒细化的作用的确定有一定困难,为了高效、低成本的研究该问题,本研究主要采用计算机模拟的方式对该问题进行分析讨论。本课题以细晶强化为基本思路,以当前高强镁合金ZK60为目标合金,采用耦合外应力场和第二相粒子引入相场模型,在工业尺寸范围内、真实时空条件下探究外应力及第二相粒子对该类合金晶粒长大过程组织特征的影响规律,同时结合本课题组前期有关AZ31变形镁合金模拟结果,通过ZK60和AZ31两个合金系统的比较,明确目标合金的相关特性。本课题建立了一个适用于ZK60镁合金系统晶粒长大过程的相场模型,并将外应力场项和第二相粒子因子项耦合到该相场模型里,同时利用本课题组已经提出的一整套模型参数选取法则,并结合部分实验数据对模型中所有参数的实际取值进行了确定,最终实现了工业尺度范围内、真实时空条件下ZK60镁合金系统再结晶过程的组织演化模拟。研究了外加Y元素的ZK60合金体系在300℃时,第二相粒子Mg3Zn6Y的含量范围为0%～2.5%,尺寸范围为0～0.6μm,外应力范围0～1000MPa,退火0～150分钟条件下的晶粒平均尺寸及分布的演化特征。模拟结果表明:外加应力对晶粒长大平均尺寸增长有促进作用,在ZK60合金体系中,外应力由0增加到1000MPa,退火90分钟时,平均晶粒尺寸由11.28μm增加到18.48μm,增长63.8%,与相同条件下AZ31合金系统对比,发现AZ31合金系晶粒尺寸由24μm增加到35μm,增长45.8%。说明外应力对ZK60合金系晶粒长大速率影响较对AZ31合金系的影响大。第二相粒子含量的增长对晶粒长大过程晶粒的细化具有促进作用,在ZK60镁合金中,第二相粒子含量从0%增加到2.5%,退火90分钟时,平均晶粒尺寸由15.0μm减小到9.9μm,减小了 34.0%,与相同条件下AZ31合金系进行对比,发现AZ31合金系晶粒尺寸由12.8μm减小到10.7μm,减小16.4%。说明第二相粒子含量对ZK60镁合金晶粒尺寸的细化作用强于对AZ31镁合金的细化作用。第二相粒子含量为1.25%,其尺寸对晶粒长大具有较大的影响,在ZK60镁合金中,第二相粒子尺寸从0.1μm增加到0.6μm,退火50分钟时,平均晶粒尺寸先减小后增加,第二相粒子尺寸在0.2-0.5μm时细化效果最明显。与之对应的AZ31体系中临界粒子尺寸为0.5-0.8μm,说明了第二相粒子大小对ZK60合金体系晶粒细化作用的临界尺寸较小,ZK60合金体系受第二相粒子影响更为敏感。外应力下第二相粒子含量的增长对晶粒的细化同样具有促进作用,在ZK60镁合金中,外应力为200MPa,第二相粒子含量从0%增加到2.5%,退火150分钟时,平均晶粒尺寸由24.1μm减小到13.9μm,减小了 42.3%,与之对应的无外应力体系晶粒尺寸减小了 36.1%,二者对比发现外应力的存在使得第二相粒子细化晶粒的作用更大。进一步研究外应力下第二相粒子的尺寸对晶粒长大过程尺寸变化的影响,外应力为200MPa,第二相粒子尺寸从0.1μm增加到0.6μm,退火150分钟时,平均晶粒尺寸同样先减小后增大,第二相粒子尺寸在0.2～0.5μm时细化效果最明显,与无外应力体系中临界粒子尺寸基本相同。综上表明,外加Y元素的ZK60镁合金体系在300℃时,第二相粒子Mg3Zn6Y的含量在1%～2.5%,其尺寸约在0.2～0.5μm范围内,外应力为200MPa,退火100～120分钟时晶粒尺寸及其分布最优。