金属燃料是推进剂和混合炸药的重要组成部分。为了改善金属燃料的点火和燃烧性能,获得一种高密度、高体积热值、燃烧完全的新型金属复合燃料,本文采用Al与Zr的合金化,制备出性能优异的Al₃Zr/Al体系的复合合金燃料,在确保体积含能的条件下,提高燃料的密度和燃烧完全性。本文采用非自耗电弧熔炼技术、悬浮熔炼以及紧耦合气雾化法成功制备了不同配比的Al₃Zr/Al和Al-Zr-Eu复合燃料,并通过激光粒度仪、XRD、SEM/EDS、TG-DTA、DSC等现代分析测试技术表征了制备的复合燃料。结果表明,新工艺制备的几种粉末成分均匀,呈高度球形状,表面存在明显的晶界,并在组织内部形成了金属间化合物Al₃Zr内嵌于基体Al的特殊结构。TG-DTA结果表明,与纯Al粉对比,Al₃Zr/Al复合燃料放热温度提前,增重更明显,最大增重可达71.2%,表明Al₃Zr/Al复合燃料拥有更高的热反应活性和反应完全性。同时发现Al₃Zr金属间化合物在O₂气氛下于960℃集中放热,这是Al₃Zr/Al复合合金燃料集中放热的重要原因。对于Al-Zr-Eu复合燃料,Eu的加入使得Al-30Zr-Eu复合燃料内部形成了微纳结构,这种微纳结构促进了Al-30Zr-Eu复合燃料的氧化。TG-DTA结果表明,相比于Al₃Zr/Al复合合金燃料,Al-30Zr-Eu复合燃料的热反应活性更高,且随着Eu含量的增加,放热进一步集中。当Eu含量达3 wt.%时,表现出集中放热和更大的增重,增重量达到66.5%,是Al₃Zr/Al复合合金燃料的两倍。为了进一步研究Al₃Zr/Al复合燃料的热性质,本文通过氧弹实验对复合燃料的燃烧热进行了测定,并同步监测了Al₃Zr/Al复合燃料在燃烧过程中氧弹内压力变化。研究结果显示,随着Zr含量的增加,Al₃Zr/Al复合燃料的质量燃烧热呈线性下降趋势。同时,质量燃烧热也随压力的增加而增加。在气压高于2.5 MPa时,随着Zr含量的增加,体积燃烧热有一个整体上升的趋势。当气压低于2.5 MPa时,体积燃烧热出现先增后降的趋势。对于Al-Zr-Eu复合燃料而言,随着Eu含量的增加,Al-Zr-Eu的质量燃烧热是呈下降的趋势。当Eu含量在3 wt.%时,既能保证高的氧化程度,又能确保较高的燃烧热。Al₃Zr/Al复合燃料在3 MPa下燃烧时最大增压率（dP/dt）_max随Zr含量的增加呈指数增加。氧弹内气压达到最大值时,氧弹内气体温度满足以下规律:温度随着Zr含量的增加线性下降但随气压的下降而升高。Al₃Zr/Al复合燃料以及Al-Zr-Eu复合燃料都具有比较优异的热化学活性,且兼具高密度和高体积燃烧热值,在推进剂和火炸药领域具有广阔的应用前景。