寧波材料所研發(fā)多元金屬陶瓷復(fù)合材料 助力深地工程突破萬(wàn)米?
2025年10月15日09時(shí)16分，位于四川劍閣的深地川科1井鉆探深度突破10000米。這一全球地質(zhì)條件最復(fù)雜、鉆井難度最高的深地“超級(jí)工程”已深入5.4億年前的震旦系地層，首次踏入四川盆地深部“無(wú)人區(qū)”，標(biāo)志著我國(guó)在地球深部能源探索領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。
深地川科1井目標(biāo)井深13000米，2023年7月正式開(kāi)鉆，7000米以下全部為未知地層，井下動(dòng)力鉆具關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及其復(fù)合材料在高溫、高壓極端環(huán)境下的服役可靠性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金屬基復(fù)合材料AI創(chuàng)制團(tuán)隊(duì)在常可可研究員的帶領(lǐng)下，開(kāi)發(fā)了人工智能AI輔助的耐溫/耐磨蝕金屬陶瓷復(fù)合材料性能預(yù)測(cè)與成分設(shè)計(jì)模型（預(yù)測(cè)精度>90%），包含高通量預(yù)測(cè)、單點(diǎn)預(yù)測(cè)、成分優(yōu)化、3D可視化等多個(gè)功能模塊；基于該AI模型，篩選了滿足目標(biāo)性能的潛在成分區(qū)間，結(jié)合深鉆材料智能創(chuàng)制平臺(tái)開(kāi)展的自動(dòng)化制備和高通量表征實(shí)驗(yàn)，成功研制出新型耐溫耐磨蝕多元金屬陶瓷復(fù)合材料，力學(xué)、摩擦學(xué)等關(guān)鍵性能指標(biāo)較現(xiàn)役三元材料體系提升15~30%，為耐高溫螺桿鉆具研發(fā)提供了關(guān)鍵材料支撐。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFB3706600）、中國(guó)科學(xué)院“智能科學(xué)家”、寧波市“科創(chuàng)甬江2035”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024Z138）、海洋關(guān)鍵材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金等項(xiàng)目的支持下，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所和中石油北京石油機(jī)械有限公司（中國(guó)石油裝備制造創(chuàng)新中心）、濰坊珀琦石油機(jī)械有限公司深度合作，開(kāi)展了新型金屬陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)化徑向軸承、插接式萬(wàn)向軸等關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究，形成發(fā)明專利10余件、制定標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。研制的系列耐高溫螺桿鉆具產(chǎn)品在深地川科1井7500~10000米井深段全面實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，有力支撐了我國(guó)萬(wàn)米特深井重大鉆探工程的順利實(shí)施。
新型金屬陶瓷復(fù)合材料智能設(shè)計(jì)與深地重大工程應(yīng)用
（海洋關(guān)鍵材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
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