本文以目前我国铁路用制动盘为研究对象，从制动盘表面裂纹出发分析其失效机理，提出制动盘涂层设计的基本方案。采用等离子喷涂和激光表面重熔的方法制备Y₂O₃部分稳定ZrO₂陶瓷涂层（后文简称YPSZ陶瓷涂层）和NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）研究YPSZ涂层和NiCr-Cr₃C₂涂层的显微结构和物相成分，并比较了YPSZ陶瓷涂层和NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷涂层的抗热震性能和耐磨性能。高速列车制动盘表面裂纹分析结果表明，制动盘制动过程失效的主要原因是制动盘、片之间相互摩擦产生的热应力造成的热疲劳损坏。涂层组织及性能试验研究及分析结果表明：等离子喷涂涂层具有典型的层状结构，涂层与基体的结合是机械结合。激光重熔涂层显微结构更细密，涂层分布更加均匀，涂层中几乎不存在孔隙。激光重熔YSPZ涂层具有较好的抗热震性能，其抗热震性能与激光重熔工艺有关，当激光重熔比能量为28.05J／mm²时涂层的抗热震性能较好，激光重熔比能量与28.05 J／mm²越接近涂层的抗热震性能越好。在本论文试验条件下激光重熔YPSZ陶瓷涂层的抗磨损能力约为等离子喷涂YPSZ陶瓷涂层的1.4～1.8倍；在35N载荷下激光重熔NiCr-Cr₃C₂涂层的耐磨性能约为等离子喷涂NiCr-Cr₃C₂涂层的1.8倍。YPSZ陶瓷涂层与NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷材料性能对比试验表明：激光重熔YPSZ陶瓷涂层具有较好的抗热震性能而激光重熔NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷涂层具有较好的耐磨损性能。在本论文实验条件下，从制动盘失效机理出发综合考虑各种因素，激光重熔YPSZ陶瓷涂层具有最好的综合性能。