TC4钛合金/碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK-CFRTP）焊接形成的轻量化复合结构在现代工业生产中具有较好的应用前景,但由于两者间热物理差异较大,难以获得性能良好的连接件,激光焊接具有焊接效率快、焊后变形小、能量集中,能够焊接异种材料,有助于获得表面成形及力学性能良好的接头。本文对TC4钛合金与PEEK-CFRTP进行激光焊接,在实现接头高性能连接的基础上,通过调整激光焊接参数和偶联剂预处理时间,研究接头组织及性能的变化,为其应用于工业生产提供研究依据。结果表明:无预处理时,焊接速度V=6-14 mm/s、焊接功率P=550-750 W时,接头剪切载荷呈现先增大后减少的趋势,当焊接速度V=10 mm/s、焊接功率P=650W时,接头达到最大剪切载荷Fmax=972 N;在最佳参数下使用硅烷偶联剂处理,接头剪切载荷显著提高,处理时间t=10-50 min时,接头剪切载荷随着预处理时间增加呈现出先增强后减弱的趋势。接头最佳预处理工艺:t=30 min时,接头剪切载荷达到最大值Fmax=1656 N,对比无预处理时接头剪切载荷上升70%。无预处理时,当焊接速度V=6-14 mm/s、焊接功率P=550-750 W时,熔合界面处的出现化合物(Ti O2,Ti C,CTi0.42V1.58),接头的熔合区域面积随着激光功率增大或焊接速度减小都呈现出先增大后减小的趋势,机械互锁现象先增强后减弱,生成的化合物先增多后减少导致接头剪切载荷出现先增强后减弱的趋势;进行硅烷偶联剂预处理后,在焊接过程中硅烷膜中的环氧基分解,接头熔合区O元素增加导致中间反应层增厚、生成的化合物增多,接头剪切载荷增大。在处理时间t=10-30 min时,接头熔合区出现的O元素增多,导致接头的生成的化合物增多,中间反应层随预处理时间增加而增厚,接头剪切载荷呈现增强的趋势,当t＞30 min时,气孔增多造成熔合区域面积减小,导致生成的化合物减少,接头剪切载荷降低。研究TC4钛合金/PEEK-CFRTP异种材料连接机理,机械互锁与化学连接是接头产生连接的主要原因。接头机械互锁是因保护气吹入熔池发生卷积出现锚固效应和母材表面不光滑材料熔化流向对侧表面间隙形成机械互锁,机械互锁程度增强,接头性能随之提升;化合物主要是接头熔合区Ti、V原子与O、C原子反应生成化合物Ti O2、Ti C、CTi0.42V1.58,根据吉布斯自由能公式得出化合物生成先后顺序为Ti O2→Ti C→CTi0.42V1.58,生成的化合物增多,接头性能的提升。