高速列车在制动过程中,列车的动能转化为热能存储在制动盘表面,导致制动盘温度升高。在散热过程中形成温度梯度和热应力,从而引起制动盘热疲劳裂纹的产生。尤其是中西部地区存在许多长大坡道线路,对制动盘的散热性能要求更高。目前制动盘散热研究主要集中于材料和散热筋结构,还不能满足长大坡道下制动盘的高效散热要求。为了进一步提高制动盘的散热效率,降低制动盘的制动温度和热应力,本文研究了纳米级相变储热材料,选用并制备了适合制动盘散热的储热材料。建立了相变储热制动盘有限元模型,仿真分析了不同条件下的制动盘散热结果,为制动盘的高效散热研究提供新的研究方向。具体研究内容如下:（1）制作了制动盘铸钢材料的试样,分别进行20℃～600℃和20℃～700℃条件下的热疲劳试验,研究不同上限温度和不同循环次数下,制动盘的裂纹萌生和扩展情况。获取了制动盘上限温度和热疲劳性能的变化关系,通过降低制动盘最高温度可以提升制动盘材料的热疲劳性能。在此基础上,下文有针对性地研究相变储热结构,降低制动盘的最高温度,提升原有制动盘散热效率。（2）根据相变储热材料的性能和制动盘温度变化范围,选择合适的相变储热材料。使用磁力搅拌法制备了纳米级储热材料solar salt+Mg O（20nm）颗粒;利用超声振荡法将solar salt+Mg O纳米颗粒和超纯水制作成均质的纳米流体。将浓度为0.1wt.%的solar salt+Mg O纳米流体分别在常温、180℃和300℃进行干燥。利用显微观测高温干燥处理后的纳米级储热材料的结构。根据热线法原理设计并搭建纳米级相变储热材料沸腾换热试验台。使用沸腾换热试验对三种不同浓度的相变储热材料进行换热系数测量,并选定制动盘用相变储热材料的浓度。根据沸腾换热气泡换热机理,利用相机观测热线处气泡情况。（3）建立了相变储热制动盘散热模型,包括热流输入、热传导、对流换热、辐射换热和热应力等理论模型。采用积分法得到相变储热材料的焓随温度变化规律,为有限元计算提供初始的材料参数。设计了纳米级相变储热材料与制动盘相适应的结构,建立了相应的散热制动盘三维有限元模型并进行前处理。（4）计算初速度为200km/h连续两次紧急制动工况下,热流密度和对流换热系数输入函数,设置了制动盘仿真的初始条件,使用ANSYS软件并通过间接耦合的方法,进行温度场和应力场的仿真计算,得到了制动盘温度场和应力场的仿真结果。对原有制动盘和有相变储热材料制动盘的散热效果进行对比分析,结果显示,在两次紧急制动中,具有相变储热材料的制动盘散热效果均优于原有制动盘。其中第二次紧急制动后,采用solar salt和Na NO3-Li NO3材料的制动盘最高温度分别降低了10.21%和12.92%,最高热应力分别降低了17.35%和18.65%。在采用相变储热结构后可以吸收制动盘制动过程的热量,降低了制动盘的最高温度以及温度梯度。在降低制动盘受到的最大热应力的同时,也改善了应力集中现象。