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车轴在服役过程中,由于承受多种应力载荷和介质腐蚀作用,出现不同程度的损伤,从而导致车轴报废。为适应节约型经济,对车轴进行修复成为亟不可待的课题。激光熔覆有热输入低、自动化程度高等优点,在机车车轴再制造方面有广阔的应用前景。本论文以EA4T车轴为研究对象,通过理论分析、实验研究和模拟计算等方法研究了粉体材料和工艺对EA4T车轴再制造后性能的影响。首先对铁基合金粉末在凝固过程中各元素的反应热力学进行计算分析,然后对激光熔覆粉体材料进行设计,研发了一种Fe Cr Ni Mo RE合金粉末。并利用铁基合金粉末对EA4T车轴进行了激光熔覆再制造工艺优化,且对熔覆层组织和界面成分进行调控;同时借助OM、SEM、TEM、XRD等手段研究了再制造试样的组织演变规律,并进一步利用拉伸试验、微型剪切试验、硬度试验、疲劳试验等方法分析研究了EA4T车轴再制造试样的性能。主要研究方法、内容和结果如下:1、通过对熔覆层中各元素的反应热力学进行计算分析,在Fe-Cr-Ni-C的基础上添加M（B、Mo和V）,可以生成Cr B2、Mo C和VC,MC的形成细化了熔覆层的微观组织。依据与基体在强度和韧性方面等强匹配的原则,分别选用了Fe314（1#）和Fe Cr Ni Mo RE合金粉末（3#）材料,在激光功率2400W,扫描速度5.0mm.s-1,送粉电压4.0V条件下,对EA4T车轴进行激光熔覆再制造。熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层内最大温度梯度方向从熔覆层底部的垂直于基材表面转变为熔覆层顶部的趋近平行于激光行走方向,形成梯度组织。在结合区,组织以平界面从底部慢速向表面生长,在熔覆区,从底部到顶部主要由胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶所组成。2、稀土元素在Fe Cr Ni Mo RE合金粉末中参与了冶金反应,与O、S结合对熔体起到净化作用,生成的稀土化合物促进了非均质形核并阻碍晶粒的长大,对熔覆层起到了细化晶粒的作用,提高了再制造试样的强度和韧性。3、针对机车车轴轴身的损伤修复,设计出具有优异力学性能和抗疲劳性能的Fe Cr Ni Mo RE激光熔覆合金粉末,并利用热力学计算、非平衡凝固理论揭示了熔覆层的强化机理,与基体相比,Fe Cr Ni Mo RE合金粉末再制造试样的抗拉强度由828MPa提高至932MPa,屈服强度由670MPa提高至735MPa,应变硬化指数由0.1389提高至0.1433,疲劳极限σ-1由412MPa提高至429MPa。4、用旋转弯曲疲劳方法研究了基体试样及再制造试样的疲劳强度,建立了基体和再制造试样S-N关系曲线的数学模型,揭示了基体试样和再制造试样疲劳损伤萌生模式及损伤演化过程。基体试样:1)=2.6?109(（6）-400-2,Fe314粉末再制造试样:1)=8.2?108(（6）-375-2,Fe Cr Ni Mo RE合金粉末再制造试样:1)=4.1?108(（6）-425-2,Fe Cr Ni Mo RE合金粉末再制造试样的疲劳极限比基体试样高,而Fe314粉末再制造试样的疲劳极限比基体试样低;在应力比R=0.1条件下,Fe314粉末再制造试样与基体试样的疲劳裂纹扩展速率在稳定扩展阶段（Ⅱ）基本相当,Fe Cr Ni Mo RE合金粉末再制造试样比基体试样略有降低。5、采用Fe314粉末和Fe Cr Ni Mo RE合金粉末对EA4T车轴轴身进行激光熔覆再制造,对再制造试样和基体试样的性能进行对比,Fe314粉末再制造试样的性能比基体略低,Fe Cr Ni Mo RE合金粉末再制造试样的性能与基体基本相当,此再制造技术对EA4T车轴起到了延寿作用。