深地钻探“卡脖子”难题迎刃而解多元金属陶瓷复合材料成功研发！

2025-12-04 08:31:59来源：化工仪器网阅读量：14225 评论

　　近日，我国“深地川科1井”钻探深度突破10000米，标志着人类首次用钻头触及5.4亿年前的“震旦系地层”。这一里程碑成果背后，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研发的多元金属陶瓷复合材料功不可没。

　　多元金属陶瓷复合材料——这种创新材料通过纳米级金属相与陶瓷相的梯度复合设计，采用"三维网络互穿"结构，将钴、钨等金属相与碳化钛、氮化硅等陶瓷相结合，借助溶胶-凝胶法与放电等离子烧结技术实现原子级界面结合。

　　经相关机构检测，其抗弯强度达到2200MPa，耐磨性较传统材料提升30%，在1000℃高温下仍能保持85%的室温强度，较镍基合金性能提升25%。并且在7500米至10000米井深段的极端环境(温度超200℃、压力超150MPa、强腐蚀)中，该材料使钻具轴承摩擦系数降低40%，使用寿命延长2倍以上，万向轴抗疲劳性能提升30%，有效破解了传统材料易出现的表面剥落、裂纹扩展等问题。

　　并且在"深地川科1井"工程实践中，该材料助力钻探深度突破9800米，钻具关键部件的失效周期从300小时延长至800小时以上，钻井效率提升15%，为我国向万米钻探深度发起冲击提供了核心支撑。

　　目前，科研团队构建了涵盖材料配方、制备工艺到表面强化技术的完整专利体系，累计申请发明专利56项，制定行业标准3项，带动国内12家材料企业和8家装备制造企业协同创新，培育出3家国家级专精特新企业，形成年产值超20亿元的深地钻探材料产业链。

　　展望未来，科研团队正推进材料性能向更高温(1200℃)、更耐腐蚀(抗硫化氢腐蚀)方向升级，并探索其在海洋深水钻探、核废料处置等领域的应用。国家“深地材料创新工程”计划到2030年实现深地钻探材料100%自主化，推动我国从“钻探大国”迈向“钻探强国”，为全球深地资源开发提供“中国方案”。

　　该材料通过创新设计与工艺突破，不仅实现了深地钻探关键材料的国产化替代，提供了核心支撑，更推动我国在超深井钻探领域从“跟跑”迈向“领跑”，为能源安全与科技自立自强注入强劲动能。

　　资料参考来源：宁波材料技术与工程研究所

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