本文针对激光合金化工艺中存在的不足,通过添加合金元素以及优化工艺参数的方法,在钛合金基体表面成功制备出性能优良的Ti3Al/TiN复合涂层,有效解决了激光渗氮过程中的裂纹问题。通过SEM形貌观察、XRD物相分析以及EDS元素分析等技术手段研究了不同工艺参数下复合涂层的微观形貌变化；通过对复合涂层显微硬度、弹性模量以及断裂韧性的测量,初步研究了该复合涂层的力学性能。主要工作和结论如下：(1)通过实验中采用等离子喷涂与激光合金化技术相结合,成功制备出两相均匀分布,无孔洞和裂纹的Ti3Al/TiN复合涂层,证明了添加合金元素对激光合金化过程中避免裂纹形成的有效性。(2)该复合涂层主要由枝晶状的氮化物和非枝晶状的氮铝金属间化合物组成,激光功率及激光扫描速度的变化对复合涂层中氮化物枝晶的含量和分布有显著影响,而氮气流量对复合涂层的组织结构则影响不大,在优化的工艺参数条件下,这两种物相均匀分布于整个涂层区域。(3)该复合涂层能明显提高基体材料的表面硬度,其中TiN相对复合涂层的硬度起到主要作用,复合涂层显微硬度随着TiN相含量的增加而增大。(4)利用压痕法对复合涂层的弹性模量及断裂韧性进行研究分析表明：复合涂层的弹性模量相对基材较高；而断裂韧性则受涂层中氮化物含量的影响,其值随着涂层中氮化物含量的增加而减小。