钛合金作为一种高强轻质金属材料，近年来在航空航天、石油化工、汽车、造船业及医疗领域得到越来越广泛的应用，在其使用中焊接起到非常关键的作用。目前对于各种钛合金焊接工艺研究较多，但是对于异种变厚度钛合金激光焊接研究相对较少。本文为了实现变厚度TC4/BT22异种钛合金可靠连接，并且获得具有良好常温及高温性能的焊接接头而进行了系统的光纤激光焊接试验。首先对1.5mm、3.0mm厚度TC4、BT22同种、异种接头光纤激光进行焊接工艺摸索，获得合适的工艺参数。在得到等厚度TC4/BT22同种及异种接头激光焊接优化参数的基础上，进行3.0~6.0mm变厚度TC4/BT22同种及异种接头激光焊接试验研究，得出合适焊接工艺参数范围。分析了保护气流量、激光功率、焊接速度等参数对焊接接头成型及质量的影响。利用LECO Hardness Mapping设备对具有代表性的焊接接头进行超过500点的显微硬度测试，获得了详细的TC4/BT22同种及异种钛合金激光焊接接头硬度分布图。在接头常温力学性能测试的基础上，采用高温力学性能测试仪，在接头典型工作温度(500℃)进行了高温拉伸试验，获得了TC4/BT22同种及异种激光焊接接头常温及高温拉伸数据。分析表明，保护气流量大小会显著影响焊缝成型及表面颜色，激光功率及焊接速度决定了焊缝的熔宽、熔深及余高。此外，接头间隙对变厚度焊接时焊缝中气孔数量具有重要影响。焊缝微观组织主要为粗大的柱状晶，由熔合区向焊缝中心生长，针状马氏体呈网篮状分布，晶粒由焊缝中心到母材尺寸依次减小，TC4侧热影响区晶粒更加粗大，BT22侧较为致密。BT22与TC4母材硬度差别不大，TC4/BT22焊缝截面显微硬度随焊缝组织不同而变化，BT22侧热影响区硬度最高，由此处往两边母材硬度依次降低。拉伸测试结果表明，在合适参数范围内，1.5mm、3.0mm厚度TC4、BT22同种及异种焊接接头常温抗拉强度均大于母材，绝大多数拉伸试样断裂在母材。高温拉伸强度均在650MPa以上，满足焊接件实际使用要求的320MPa。