采用激光熔注技术制备ZrO₂/Ti复合材料热障涂层,能够实现“承载+防热”结构功能一体化,具有广阔的发展前景。但是,ZrO₂/Ti复合材料层塑性差,制备过程中产生裂纹等缺陷,阻碍其进一步发展。目前,通过优化工艺参数、控制增强颗粒分布等手段,无法解决ZrO₂/Ti复合材料层塑性差的问题。针对上述问题,本文通过加入Mo元素,显著提高了ZrO₂/Ti复合材料层塑性。在添加合金元素激光熔注工艺特性研究的基础上,分析了加入Mo元素后复合材料层颗粒间基体的微观组织及熔池结晶行为,研究了不同加Mo量的复合材料层塑性变化,揭示了Mo元素提高复合材料层塑性的内在机理。通过系统工艺实验,获得了激光熔注ZrO_2p/Ti复合材料层添加合金元素的最佳方案,在此基础上,研究了工艺参数对复合材料层ZrO₂颗粒体积分数和熔池尺寸的影响。分析了加Mo量不同的复合材料层开裂情况,发现加入50 wt.%的Mo元素时,复合材料层裂纹敏感性最低。利用XRD、SEM、EBSD和电子探针技术分析了ZrO₂/Ti-Mo复合材料层基体微观组织和熔池结晶行为。结果表明,ZrO₂/Ti-Mo复合材料层基体由Mo（Ti）固溶体、β-Ti（Mo）、共晶组织等物相组成。熔池结晶过程为:高熔点的Mo（Ti）固溶体首先从液相中形核并长大,形成初始Mo（Ti）树枝晶;液相与初始Mo（Ti）树枝晶发生包晶反应,生成β-Ti（Mo）;β-Ti（Mo）晶粒间的剩余液相发生共晶反应。Mo元素的稳定作用使β-Ti（Mo）保留到了室温,未转变为α-Ti。借助显微硬度和纳米压痕测试研究了加Mo量不同的复合材料层基体塑性差异。随着加Mo量增加,复合材料层塑性逐渐提高,基体硬度从927 HV降低到621 HV。相比于ZrO₂/Ti复合材料层,ZrO₂/Ti-Mo复合材料层基体塑性变形功从286.2×10^-12 J增加到398.4×10^-12 J,总变形功中塑性变形功的占比从55.2%提高到66.5%。通过元素分析以及断口滑移带和微裂纹的SEM观察,揭示了Mo元素提高复合材料层塑性的内在机理。加入Mo元素后,复合材料层基体中损害Ti合金塑性的O元素含量降低;Mo元素使基体的晶体结构从密排六方转变为体心立方,晶粒滑移模式从单滑移转变为多滑移和交滑移,晶粒间能产生协调变形;此外,加入Mo元素后基体晶粒细化,裂纹的产生和扩展受到抑制。