在过去几十年,金属燃料被广泛应用于固体火箭推进剂。相比于传统推进燃料,金属燃料有着更高的燃烧热值,例如镁、铝、硼、钛等。纳米铝由于其高密度、高热值、低消耗以及相对安全等优点,被大量用作推进剂中的添加剂,来提高推进剂的燃烧性能。但在实际应用中,由于其燃烧机理的复杂性,产生的烟气和烧结团聚等问题仍然没有得到很好地解决。虽然关于纳米铝的研究结果已有很多,但更多的是集中在含有铝添加的复合材料课题上。因此,本文选择纯纳米铝粉末作为研究对象,重点研究纳米铝粉末自身的物理参数对氧化过程的影响,包括粒径大小、氧化膜厚度、含水量等。并通过改变激光功率,来综合分析这些因素对纳米铝燃烧的耦合影响。通过激光点火的方式,对纳米铝粉的点火和燃烧性能进行测试。结果表明纳米铝粉的点火延迟时间约为2ms,其熔融温度在615K～952K,点火温度在1369K～2083K,且远小于铝氧化膜熔融温度(～2350K)。其燃烧过程没有明显的火焰锋面,为表面燃烧,并伴有微爆炸现象。在相同激光加热功率下,不同粒径的纳米铝粉,呈现出不同的点火和燃烧特性。在纳米尺度范围内,金属铝粉末的点火延迟时间随着粒径增加而减小,这与微米铝的点火延迟时间随粒径变化的规律相反。因此,推测在过渡尺寸区间内(亚微米)存在着一个临界值,使得纳米铝粉的点火性能最佳。同时,对比纳、微米铝的燃烧发现,纳米铝在点火阶段明显优于微米铝,而在燃烧过程中所产生的火焰强度没有微米铝来得大。本文通过建立简单的物理模型,对现有的扩散氧化机理与熔体分散机理进行对比分析,提出了新的猜想和认识。通过进一步的实验发现,氧化膜厚度的增加会使反应熔点升高,熔融升温时间增加,阻碍氧化反应的进行,导致点火延迟时间增大。可以得出结论:氧化膜厚度是影响纳米铝氧化反应机理的主要原因。但可以通过提高激光加热功率的方式,减小氧化膜在燃烧性能上带来的影响。此外,水分的影响也被考虑其中,分析并讨论了微爆炸中可能存在的机理。