在轨道交通中火车轮对是与钢轨直接接触的部分,承受了火车与钢轨间相互作用的全部载荷及冲击,因此轮对的日常使用损伤十分严重,降低了行车安全性。且随着我国在“十三五”规划中将执行《中国制造2025》并把再制造业纳入到发展规划中,将大力发展再制造产业,实施高端再制造,促进再制造产业的可持续发展。目前,对有损的火车轮对进行再制造修复已经成为修复火车轮对的重要手段之一,因此本文通过气雾化法自行制备了非晶+晶体双相结构的ER6车轮钢粉末,并利用J-01激光熔覆、WS-400L等离子熔覆及DH-1250埋弧堆焊等设备,通过多因素多水平可视化高熵试验设计,在ER6车轮钢基体上进行试验,以期获得能够满足修复火车轮对要求的涂层。在再制造工艺修复火车轮对的应用研究领域中,是首次使用多因素多水平高熵试验设计与可视化分析方法分别探究三种再制造工艺下各个工艺参数相互之间对涂层硬度和孔隙率的影响规律,从而优化出最优的工艺参数范围。利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及摩擦磨损试验机等设备,分别对三种再制造工艺优化后试样涂层的组织成分及结构、摩擦系数及表面磨损形貌等进行系统分析,并进行对比选出最适合用来修复火车轮对的再制造工艺。本文所得主要结论如下:1)通过可视化分析,优化出激光熔覆工艺参数范围:激光功率1.2-1.3 k W;扫描速度7-8.5 mm/s;送粉速率9-10 r/min;气体流量10-11L/min。在这优化后的工艺参数区间内选取一组参数进行实际验证性试验,测得试样在激光功率1.25 k W,扫描速度8mm/s,送粉速率9.5r/min,气体流量10 L/min工艺参数下,涂层硬度为46.4 HRC,孔隙率为0.213,分别较基体提高45.4%和下降84.2%。对试样涂层截面进行显微观察,得出涂层无明显气孔、裂纹等缺陷,具有较好的成形质量且金相组织主要由板条状马氏体组成,同时涂层内元素分布均匀。试样涂层摩擦磨损表面形貌存在剥落、云絮状粘着物和犁沟等现象,磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和表面疲劳磨损,摩擦磨损系数约为0.598,较基体提高约20.4%,最大磨损深度约为34.78μm,耐磨性得到提高。2)通过可视化分析,优化出等离子熔覆工艺参数范围:电压175-185 V;扫描速度35-45 mm/min;送粉速率3-5 r/min;离子气流量5.5-7 L/min。在这优化后的工艺参数区间内选取一组参数进行实际验证性试验,测得试样在电压180 V;扫描速度40 mm/min;送粉速率4 r/min;离子气流量6.5 L/min工艺参数下,涂层硬度为38.1 HRC,孔隙率为0.562,分别较基体提高29.2%和下降58.3%。对试样涂层截面进行显微观察,得出涂层无明显气孔、裂纹等缺陷,具有较好的成形质量且搭接区域晶粒较为复杂,未搭接区域主要为珠光体组织,同时涂层内元素分布均匀。涂层表面磨损形貌存在剥落、粘着和犁沟等现象,磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和表面疲劳磨损,摩擦磨损系数约为0.622,较基体提高约17.2%,最大磨损深度约为41.01μm,耐磨性得到提高。3)通过可视化分析,优化出埋弧堆焊工艺参数范围:电流400-450A;电压37-45 V;堆焊速度9-10 m/h;焊丝干伸长10-11 mm。在这优化后的工艺参数区间内选取一组参数进行实际验证性试验,测得试样在电流425 A;电压40 V;堆焊速度9.5 m/h;焊丝干伸长10 mm工艺参数下,涂层硬度为31.3 HRC,孔隙率为0.781,分别较基体提高6.1%和下降42.1%。对试样涂层截面进行显微观察,得出涂层无明显气孔、裂纹等缺陷,具有较好的成形质量且涂层内晶粒主要以粗大的柱状晶形态向上生长,同时涂层内元素分布均匀。试样涂层摩擦磨损表面形貌存在剥落、粘着和犁沟等现象,磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和表面疲劳磨损,摩擦磨损系数约为0.724,较基体提高约3.6%,涂层整体磨损深度约为51.17μm,耐磨性得到提高。4)三种再制造工艺优化后试样涂层孔隙率、硬度及摩擦磨损等性能较基体都有不同程度的提升,但只有埋弧堆焊工艺优化后的试样涂层与钢轨的系统磨损量最小,匹配性最好,因此工艺参数优化后的埋弧堆焊是这三种再制造工艺内最适合用来修复火车轮对的工艺。