近日，我國“深地川科1井”鉆探深度突破10000米，標志著人類首次用鉆頭觸及5.4億年前的“震旦系地層”。這一里程碑成果背后，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研發的多元金屬陶瓷復合材料功不可沒。
多元金屬陶瓷復合材料——這種創新材料通過納米級金屬相與陶瓷相的梯度復合設計，采用"三維網絡互穿"結構，將鈷、鎢等金屬相與碳化鈦、氮化硅等陶瓷相結合，借助溶膠-凝膠法與放電等離子燒結技術實現原子級界面結合。
經相關機構檢測，其抗彎強度達到2200MPa，耐磨性較傳統材料提升30%，在1000℃高溫下仍能保持85%的室溫強度，較鎳基合金性能提升25%。并且在7500米至10000米井深段的極端環境(溫度超200℃、壓力超150MPa、強腐蝕)中，該材料使鉆具軸承摩擦系數降低40%，使用壽命延長2倍以上，萬向軸抗疲勞性能提升30%，有效破解了傳統材料易出現的表面剝落、裂紋擴展等問題。
并且在"深地川科1井"工程實踐中，該材料助力鉆探深度突破9800米，鉆具關鍵部件的失效周期從300小時延長至800小時以上，鉆井效率提升15%，為我國向萬米鉆探深度發起沖擊提供了核心支撐。
目前，科研團隊構建了涵蓋材料配方、制備工藝到表面強化技術的完整專利體系，累計申請發明專利56項，制定行業標準3項，帶動國內12家材料企業和8家裝備制造企業協同創新，培育出3家國家級專精特新企業，形成年產值超20億元的深地鉆探材料產業鏈。
展望未來，科研團隊正推進材料性能向更高溫(1200℃)、更耐腐蝕(抗硫化氫腐蝕)方向升級，并探索其在海洋深水鉆探、核廢料處置等領域的應用。國家“深地材料創新工程”計劃到2030年實現深地鉆探材料100%自主化，推動我國從“鉆探大國”邁向“鉆探強國”，為全球深地資源開發提供“中國方案”。
該材料通過創新設計與工藝突破，不僅實現了深地鉆探關鍵材料的國產化替代，提供了核心支撐，更推動我國在超深井鉆探領域從“跟跑”邁向“領跑”，為能源安全與科技自立自強注入強勁動能。
資料參考來源：寧波材料技術與工程研究所
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