利用激光熔覆技术强化高速列车制动盘是提高列车车速、保证制动性能的一种有效方式和手段。激光熔覆技术的优点是可以制备出性能良好的耐磨层,缺点是制造过程中会在表面生成氧化皮和残渣,如果多层激光熔覆表面杂质未清理,则会降低激光熔覆层的性能。因此本文首先采用铁基合金粉末制备高速列车制动盘激光熔覆层,然后设计组装了一套减材铣削熔覆层的装置,最后采用增减材相结合成形了实体高速列车制动盘。首先,参照国内外制动盘材质及服役要求设计了一种新型激光熔覆铁基合金粉末,利用正交实验法研究了激光熔覆工艺参数,结果表明扫描速度影响最大,激光功率影响较小,送粉量影响最小,并得到最佳工艺参数功率为600w,扫描线速度4.5mm/s,送粉电压转数6r/min,进而又研究了不同的单道搭接率对制动盘激光熔覆层的影响,结果显示60%单道搭接率表面平整,同时无裂纹。激光熔覆试样组织为细小均匀的板条状马氏体,显微硬度为359.68HV;抗拉强度为1172MPa,延伸率在12.1%左右,拉伸断口存在大量的第二相强化粒子;摩擦因子为0.339,磨损机制为疲劳磨损和氧化磨损的混合形式,主要性能指标均满足高速列车使用要求。其次,为去除激光熔覆沉积表层的氧化皮及残渣,设计开发出一套自动减材装置。利用底座、运动轴、龙门架和电钻完成了运动装置的组装,并使用Workbench对装置稳定性进行模拟,装置整体稳定性良好,满足减材加工要求;利用控制卡、驱动器和相应的电机、电路完成了硬件系统的搭建,实现了对减材装置的运动和铣削控制;利用减材装置进行增减材制造的对比实验,结果表明减材后的试样表面质量得到改善,内部的层间夹杂变窄,激光熔覆层在刀具作用下发生加工硬化,导致熔覆层硬度提高,熔覆层内外质量均满足制动盘要求。最后,采用ANSYS有限元软件对制动盘的成形路径进行优化,利用生死单元技术模拟熔覆层的生长过程,内部生成热源的方式模拟激光能量,整个盘体分成6、8、12块扇形进行对序和顺序模拟。结果表明:12块对序扫描时变形量和残余应力最小。利用上述激光熔覆工艺参数和减材铣削技术,结合数值模拟路径进行增减材制造,制备出1:1的高速列车制动盘,其表面激光熔覆层厚度为4mm。