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钛合金因其密度低、耐蚀性好等特点适用于航天及造船等诸多工业领域,可减少飞行器重量且具有较广的应用前景。激光熔覆（Laser Cladding,LC）技术可在金属材料表面利用高能激光束制备先进复合材料,激光熔化沉积（Laser Melting Deposition,LMD）技术利用LC及快速原型制造的基本原理,以合金粉末为原材料,采用高能量的激光作为能量源,按照预定的加工路径,将预熔合金粉末进行充分熔化,实现快速凝固,制备高性能复合材料,且在成型过程中钛合金中大量Ti因稀释作用可进入激光熔池中,强化轻合金材料性能。现阶段许多领域对材料使用的环境要求愈发苛刻,零部件需长时间服役极端恶劣环境下,如石油、航空及船舶等工业领域,其中大部分零部件失效是由腐蚀和磨损所致,因此该类零部件通常需具备良好表面性能。钛合金耐磨性较差,极大限制其应用,如钛合金涡轮叶片因高速旋转与空气摩擦,在一定程度上缩短其使用寿命。TiB2陶瓷硬度及抗腐蚀性能较高,适用于LMD领域制备陶瓷增强复合材料;FeCrBSi非晶合金具有良好的耐磨性及抗腐蚀性,可增强材料性能;Cu加入可使所制备复合材料组织结构细化;单层氧化石墨烯薄片（Monolayer Graphene Oxide Sheets,MGOSs）具有良好的力学性能,是一种先进纳米材料。本研究采用LMD技术在TC4钛合金基材表面制备FeCrBSi-TiB2-Cu-MGOSs复合材料,强化基材表面性能。利用Sysweld软件模拟基材在LMD过程温度分布场,初步确定工艺参数。研究主要分三部分:第一部分,主要分析TiB2含量对LMD复合材料组织结构及表面性能影响,在激光功率1000 W、扫描速度10 mm/s条件下,利用LMD技术在基材表面制备FeCrBSi-TiB2陶瓷复合材料并对其进行表征;分析TiB2对复合材料组织结构演变及性能强化机理,表明当不含TiB2时,FeCrBSi复合材料显微组织主要由马氏体及奥氏体组成,且存在明显缺陷,其显微硬度最高可达848 HV0.2,约为基材2.5倍;TiB2加入导致块状及针状显微组织在复合材料中形成,且针状析出物数量随TiB2上升而增加,大量细小针状析出物存在于85wt%FeCrBSi-15wt%TiB2复合材料中,主要归因于复合材料中TiB2在高温下释放B,同时基材中大量Ti因稀释作用进入熔池,Ti含量增加利于针状TiB形成,该复合材料显微硬度最高可达1297 HV0.2,约为基材3.8倍。第二部分,主要研究LMD复合材料中缺陷形成机理,表明在激光功率1000 W、扫描速度10 mm/s条件下所制备FeCrBSi-TiB2-Cu复合材料中易形成气孔,归因于熔池存在时间较短气体无法逸出;当扫描速度降至5 mm/s时,熔池散热较慢且陶瓷相脆性较高,导致裂纹在复合材料中形成;适量Cu加入可细化材料组织结构,改善所制备复合材料的组织性能。第三部分,研究MGOSs对FeCrBSi-TiB2-Cu复合材料性能及微观组织影响,表明当MGOSs位于FeCrBSi-TiB2-Cu复合材料上部时,形成无缺陷MGOSs区,且气孔及裂纹在结合区产生将在一定程度上降低材料性能;当MGOSs位于FeCrBSi-TiB2-Cu复合材料下部时,形成大量杂乱生长且较为均匀分布的针状析出物;对上述两种MGOSs增强复合材料进行表面性能测试,表明当MGOSs位于FeCrBSi-TiB2-Cu复合材料下部时,所制备的复合材料显微硬度较高且具有良好的耐磨性及耐蚀性。研究对推进材料轻量化结构在航空、能源动力等工业领域应用具有重要理论意义及应用价值。