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本文以羧甲基纤维素钠(CMC)为分散剂,采用超声进行碳纳米管(CNT)分散,用浸渍提拉法在钛合金表面制备碳纳米管预覆层,然后在氩气保护下利用激光熔覆技术对TC4钛合金进行表面改性。系统研究了超声功率、CMC浓度、提拉速度等因素对碳纳米管预覆层厚度的影响规律以及激光扫描速率对熔覆层组织与性能的影响。CMC浓度15g/l、CNT添加量5g/l、静置12h条件下,增加超声功率分散液粘度降低,超声功率为200W时,分散液粘度为40.76mm2/s,超声功率增加至1800W时,分散液粘度降低至19.18mm2/s; CNT添加量5g/l、超声功率1000W、静置12h条件下,分散液粘度随CMC浓度增加而升高,CMC浓度为5g/l时,分散液粘度为4.44mm2/s,CMC浓度为20g/l时,分散液粘度增至95.26mm2/s; CMC浓度20g/l、CNT添加量5g/l、超声功率1000W、静置12h、提拉速度100mm/min、水平放置烘干条件下,预覆层厚度随提拉速度增加先增加后减小,150mm/min时出现峰值厚度,提拉4次和8次,峰值厚度分别为5.83μm和22.03μm。功率400W、扫描速率1400-1800mm/min,预覆层表面烧蚀程度和粗糙度随扫描速率增加逐渐减小；激光熔覆试样深度方向可分为熔覆层、热影响区、基体三个区域；熔覆层中存在大量纳米尺度的晶粒；熔覆层中包覆着分散的碳纳米管,熔覆层厚度随扫描速率增加而减小；熔覆层中原位形成了TiC增强相；热影响区呈针状马氏体组织特征,马氏体的细密程度和深度随扫描速率增加而逐渐变小。熔覆层表而硬度随扫描速率增加而减小,扫描速率为1400mm/min,熔覆层表面硬度为HV0.25N8.38GPa,扫描速率增至1800mm/min寸,熔覆层表面硬度减小为HV0.25N6.81GPa；熔覆层表面摩擦系数在0.25～0.27之间,低于原始TC4钛合金的摩擦系数；相比原始TC4钛合金,熔覆层表面磨损量显著降低。