深地鉆探“卡脖子”難題迎刃而解 多元金屬陶瓷復(fù)合材料成功研發(fā)！

上海自動(dòng)化儀表三廠近日，我國(guó)“深地川科1井”鉆探深度突破10000米，標(biāo)志著人類(lèi)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(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研發(fā)的多元金屬陶瓷復(fù)合材料功不可沒(méi)。

　　多元金屬陶瓷復(fù)合材料——這種創(chuàng)新材料通過(guò)納米級(jí)金屬相與陶瓷相的梯度復(fù)合設(shè)計(jì)，采用"三維網(wǎng)絡(luò)互穿"結(jié)構(gòu)，將鈷、鎢等金屬相與碳化鈦、氮化硅等陶瓷相結(jié)合，借助溶膠-凝膠法與放電等離子燒結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)原子級(jí)界面結(jié)合。

　　上海自動(dòng)化儀表三廠經(jīng)相關(guān)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，其抗彎強(qiáng)度達(dá)到2200MPa，耐磨性較傳統(tǒng)材料提升30%，在1000℃高溫下仍能保持85%的室溫強(qiáng)度，較鎳基合金性能提升25%。并且在7500米至10000米井深段的環(huán)境(溫度超200℃、壓力超150MPa、強(qiáng)腐蝕)中，該材料使鉆具軸承摩擦系數(shù)降低40%，使用壽命延長(zhǎng)2倍以上，萬(wàn)向軸抗疲勞性能提升30%，有效破解了傳統(tǒng)材料易出現(xiàn)的表面剝落、裂紋擴(kuò)展等問(wèn)題。

　　并且在"深地川科1井"工程實(shí)踐中，該材料助力鉆探深度突破9800米，鉆具關(guān)鍵部件的失效周期從300小時(shí)延長(zhǎng)至800小時(shí)以上，鉆井效率提升15%，為我國(guó)向萬(wàn)米鉆探深度發(fā)起沖擊提供了核心支撐。

　　目前，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了涵蓋材料配方、制備工藝到表面強(qiáng)化技術(shù)的完整專(zhuān)利體系，累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利56項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)12家材料企業(yè)和8家裝備制造企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，培育出3家專(zhuān)精特新企業(yè)，形成年產(chǎn)值超20億元的深地鉆探材料產(chǎn)業(yè)鏈。

　上海自動(dòng)化儀表有限公司　展望未來(lái)，科研團(tuán)隊(duì)正推進(jìn)材料性能向更高溫(1200℃)、更耐腐蝕(抗硫化氫腐蝕)方向升級(jí)，并探索其在海洋深水鉆探、核廢料處置等領(lǐng)域的應(yīng)用。國(guó)家“深地材料創(chuàng)新工程”計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)深地鉆探材料100%自主化，推動(dòng)我國(guó)從“鉆探大國(guó)”邁向“鉆探強(qiáng)國(guó)”，為全球深地資源開(kāi)發(fā)提供“中國(guó)方案”。

　上海自動(dòng)化儀表有限公司　該材料通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與工藝突破，不僅實(shí)現(xiàn)了深地鉆探關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化替代，提供了核心支撐，更推動(dòng)我國(guó)在超深井鉆探領(lǐng)域從“跟跑”邁向“領(lǐng)跑”，為能源安全與科技自立自強(qiáng)注入強(qiáng)勁動(dòng)能。

　　資料參考來(lái)源：寧波材料技術(shù)與工程研究所