在纵火案件中,高温、灼烧、灭火人员的破坏、水泡等都会增加提取可疑助燃剂碎片的难度,特别是对于易挥发性助燃剂更难提取,同时纯度不高的样品也不利于检测鉴定。但是,复杂的火场环境会对金属材料造成有特征的氧化,火场中助燃剂燃烧产生的氧化性气氛、高温、不完全燃烧产生的碳、火焰中的等离子体、湍流造成的空气对流作用等,均会影响火场中金属材料表面氧化层的形成。本文搭建了火场环境氧化气氛模拟装置,以模拟在由助燃剂引发的火场中三种氧化情景。并研究了室内常见材料:Q235碳素结构钢、铜、工业纯铁在乙醇和煤油作为助燃剂时的氧化行为。采用宏观拍照、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了氧化层表面及横截面形貌;采用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析氧化层的相组成;采用精密分析天平研究试样的氧化动力学。同时探索了不同助燃剂泼洒在不同金属表面的界面行为,所获得的主要结果如下:(1)碳钢在助燃剂火场燃烧气氛中氧化时,氧化层中未发现Fe O相的存在,这与碳钢在热空气中氧化时的氧化层组成有很大的区别,其与助燃剂燃烧产生的多种强氧化性气氛有关,加速了金属的氧化;(2)火焰燃烧引起样品周围的空气对流作用会对氧化层起撕裂作用,造成金属的反常失重现象;同时也是Cu氧化层中(111)面晶粒的择优生长的原因,这与Cu在普通热空气中氧化有很大不同;(3)以碳氢化合物为基础的液体助燃剂的不完全燃烧会在金属表面沉积碳,其多为有机碳的形式,并且沉积的碳未进入金属基体的晶格中,其更可能的是碳与金属氧化物形成一种共生现象;同时沉积碳的含量与助燃剂碳链长短有关;(4)助燃剂燃烧产生的多种氧化性气氛会组成协同氧化性体系,形成了1+1>2的效果,加快金属的氧化;同时气氛中的多种含碳成分也会对金属氧化层形成一定的渗碳趋势;助燃剂中的官能团元素(N、S、P等)在氧化过程中也会在金属表面留下特征成分,这些都有助于火场中助燃剂的鉴定。