经过近年的发展，相场模型已成为定量模拟研究凝固微观组织最主要的途径。随着微观组织结构复杂度的增加，数值模拟的计算量随之增加，极大的限制了凝固微观组织的应用与推广。因此，能否降低求解过程的计算量和存储量决定了是否能够进行大尺度凝固微观组织数值模拟。　　因此，本文在 AFEPack这一自适应有限元软件包的基础上开发了高效、可靠的自适应有限元方法，对耦合温度场和相场的纯物质三维相场模型进行定量模拟，并深入的讨论了过冷度、各向异性系数强度对枝晶生长的影响。本文开展的主要工作如下：　　(1)基于自由边界问题，推导了纯物质三维相场模型，并介绍了本文所采用的自适应有限元法在求解线性方程时的具体操作步骤。　　(2)在Linux系统上搭建了自适应有限元法所需的实验平台，并利用自适应有限元法建立所需的有限元网格，对相场方程进行相关离散操作并建立了自适应有限元空间，通过自适应有限元法定量模拟了三维枝晶的整个生长过程。　　(3)对比研究了自适应有限元法与有限差分法在相同条件下的计算效率和所需存储空间的大小，验证了采用的自适应有限元法在求解三维大尺度相场模型时具有高效率、低存储等优越特性。　　(4)将计算结果与同条件下Jeong等研究所统计的结果以及采用有限差分法所求得的实验结果进行比较，发现采用自适应有限元法所得结果与通过这两种计算方法所得的计算结果相吻合，验证了所采用的自适应有限元法是正确的，也是可靠的。　　(5)结合模拟结果，分别探讨了过冷度，各向异性系数和初始晶核等相关参数对三维枝晶生长的影响。