采用激光熔覆方法制备碳纳米管(CNT)增强钛金属基复合涂层,利用TEM、SEM、XRD与维氏硬度计等分析碳纳米管与纳米钛粉混合状态、激光熔覆复合涂层组织结构和显微硬度。通过超声方法对碳纳米管与纳米钛粉进行混合,相较于微米级钛粉,纳米钛粉可以有效增强碳纳米管分散效果,抑制了碳纳米管在与金属粉末混合时的团聚发生。将纳米钛粉与碳纳米管混合粉末用压片法预置在钛基体表面时,与钛基体具有更好的固结效果,且预置层表面更平整,有利于熔覆过程中获得更优异的复合涂层。激光功率为650-750 W时,激光熔覆复合涂层中不仅生成了TiC相,而且存在碳纳米管；当功率大于900W,激光熔覆复合涂层中存在TiC相,未发现碳纳米管,这是由于高激光功率条件下碳纳米管不仅与纳米钛粉反应生成TiC相,与此同时在熔覆过程中碳纳米管发生了烧损。激光熔覆复合涂层显微硬度由表面到内部呈阶梯式下降,当功率为650 W时,激光熔覆复合涂层表面显微硬度为HV1 N 11 GPa,相对于钛基体硬度提升了400％左右,高激光功率条件下激光熔覆复合涂层显微硬度明显小于低功率下复合涂层显微硬度。通过研究发现,激光熔覆碳纳米管混合纳米钛粉制备了碳纳米管增强钛金属基复合涂层,其增强效果源于激光熔覆过程中生成TiC相与存留在复合涂层中碳纳米管共同作用。