激光熔覆工艺技术被誉为21世纪先进的材料方法之一，碳纳米管作为制备复合材料的一种增强相，以其优良的性能越来越受到广大科研工作者的青睐，为了研究碳纳米管对晶粒生长的影响，本文先运用Comsol multiphysics软件耦合熔池流场与保护气体流场，模拟熔池在激光加热过程中的温度场。然后提取温度场作为边界条件对晶粒生长进行模拟。采用Matlab矩阵实验室模拟分析复合涂层晶粒生长，并进行实验验证。得出结论如下：　　（1）液态金属在热传递过程中，熔池的对流传热起到主导地位，决定了熔池的温度分布和形状。不同角度下保护气体影响了熔体的对流传热机制，最终形成不同的熔池形貌。当保护气体入射方向与激光运行方向呈锐角时，保护气体改变了熔池流动方式，在熔池底部产生涡流，涡流拓宽熔池底部，使得熔池变深；当保护气体入射方向与激光运行方向呈钝角时则不会产生这种现象，仅会推动原本熔池的流动，熔池底部没有涡流产生，熔深并没有被拓宽。　　（2）保护气体在入射角度为30°时，在熔池底部产生较大涡流，通过对流散热增加了熔池底部的熔宽。与激光加热呈60°方向时的熔池壁较为光滑，熔池形貌较好；而与激光加热呈120°方向的气体保护下，熔池底部熔宽较窄。当入射角度小于90°时，气流从熔池右侧作用，抑制了左侧的对流，左侧的对流或被削弱，或被压缩为涡流。反之，当入射角度大于90°时，气流从熔池左侧作用，抑制了右侧的对流。　　（3）在熔池中心的等轴晶分布区域，随着熔池深度的增加，等轴晶平均晶粒尺寸由小变大，这与熔池凝固的过冷度有直接关系。细条状的增强相主要分布在晶界处，且效果最好，正方形形颗粒增强相钉扎效果较好，圆形颗粒增强相钉扎效果最弱。这是由于细条状的增强相与晶界的接触面接最大，容易抑制晶界的迁移现象。通过实验验证碳纳米管对复合材料晶粒有很好的细化作用，且随着碳纳米管体积分数的增大，晶粒细化效果越明显。