制动盘是保障列车行驶安全的重要构件,在制动过程中需要承受剧烈的摩擦和冷热交变应力的共同作用,长期服役后其表面会产生磨损和热疲劳失效,存在巨大安全隐患。本文针对制动盘激光熔覆层及结合区存在的粗大柱状晶和残余拉应力影响其应用性能的问题,提出采用激光冲击强化技术对熔覆层及结合区进行一步强化,通过对熔覆层厚度、熔合线平坦度以及激光冲击能量进行优化,使得冲击波有效作用达到结合区,细化粗大的柱状晶组织并引入残余压应力,进而达到同时提高制动盘高温磨损性能和热疲劳性能的目的。本文主要研究内容和研究成果如下:（1）研究了激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率对熔覆层宏观形貌的影响。结果表明,在激光熔覆工艺参数:激光功率为1600 W,扫描速度为400 mm/min,送粉速率为7.2 g/min,搭接率为60%下制备的熔覆层平均厚度约为1.2 mm,熔合线平坦度最高,成形效果最好。（2）研究了不同能量激光冲击对熔覆层各部分晶粒大小、显微硬度的影响以及激光冲击前后熔覆层应力状态和物相组成的变化。结果表明:9 J能量激光冲击的强化作用使得熔覆层结合区的晶粒细化效果显著,平均晶粒面积下降了57.6%。熔覆层表面硬度提高了32.8%（510 HV）,影响深度约为1.5 mm。在熔覆层表层引入了-538 MPa的残余压应力,在深度达到1 mm时残余应力值为-114 MPa,仍保持压应力状态。熔覆层主要由M23C6、γ-Ni、Ni-Cr-Fe、Fe Ni3、Ni3B、Cr B等相组成,激光冲击强化没有使得熔覆层产生新的物相,且对枝晶与枝晶间的元素扩散也没有产生明显影响。（3）研究了基体试样、熔覆试样和9 J冲击后熔覆试样在不同温度下的高温磨损性能。结果表明:基体试样的耐磨性最差,在600℃条件下Fe的氧化膜发生疏松和脱落,加剧了磨损。在高温下,熔覆试样表面形成的Ni O和Cr2O3氧化膜具有良好的高温稳定性,起到自润滑和减磨效果,耐磨性较基体试样得到一定提高。激光冲击强化产生的晶粒细化使得Ni O和Cr2O3氧化膜形成速度加快,致密度和粘附力更高,对内部金属起到更好的保护作用。9 J冲击后熔覆试样的磨损失重和平均摩擦系数在各温度下均为最低,耐磨性能达到最佳。（4）研究了基体试样、熔覆试样和9 J冲击后熔覆试样在室温至600℃下的热疲劳性能。结果表明:在热疲劳起始阶段,熔覆试样裂纹以脆性断裂方式快速扩展,到达界面处后产生严重的氧化腐蚀,残余拉应力与横向热应力叠加导致裂纹沿结合区扩展;激光冲击使得熔覆层内部晶粒细化,并引入残余压应力,消散了裂纹扩展的有效动力。随着循环次数的增加,熔覆层中脆性裂纹宽度更窄,裂纹在界面处氧化腐蚀程度较轻,组织不容易发生坍塌,并向基体内部缓慢扩展。在经历1600次冷热循环后,基体试样热疲劳裂纹长度达到1.07 mm,激光冲击熔覆试样的热疲劳裂纹长度最短为0.8 mm,热疲劳性能最佳。