我國深層油氣資源豐富，但開采難度較大，目前石油、天然氣對外依存度高達70%和45%，深層油氣的勘探開發(fā)是國家能源安全的重要保障。深海、深地鉆探過程中，高溫、磨損、腐蝕等多因素強耦合導致鉆探機具關鍵運動部件的服役壽命急劇衰減。金屬陶瓷是由難熔金屬化合物和粘結金屬由粉末冶金法燒結而成的一類復合材料，因兼具陶瓷的高強度、耐腐蝕和金屬的高韌性、抗沖擊等優(yōu)點，被作為耐磨強化材料廣泛應用于徑向軸承、扶正器、萬向軸等部件的摩擦接觸面上。金屬陶瓷復合材料強韌、耐磨、耐蝕性能的協同提升是深海、深地鉆具運動部件延壽的關鍵。

中國科學院海洋新材料與應用技術重點實驗室金屬基復合材料AI創(chuàng)制團隊在?？煽裳芯繂T的帶領下，采用耦合多尺度理論計算與關鍵實驗的集成計算材料工程方法，揭示了典型金屬粘結相與陶瓷硬質相在熱-力、力-電化學耦合條件下的相變規(guī)律與損傷機理(Acta Mater. 2021, 205, 116545; Int. J. Refract. Metal Hard Mater. 2024, 119, 106519);在此基礎上，基于自主構筑/開發(fā)的多元金屬基復合材料數據庫與材料智能設計軟件建立了成分-工藝-結構-性能的映射關系(Scripta Mater. 2022, 219, 114893; Mater. Res. Lett. 2023, 11(2), 152-158; Ceram. Int. 2022, 48(7), 10086-10097)，實現了強韌、耐磨、耐蝕金屬陶瓷新體系的定向設計，其中高溫磨損率較傳統體系降低15%以上、海水環(huán)境腐蝕電流密度降低至少1個數量級(Compos. B Eng. 2023, 249, 110400; Wear 2023, 530, 205021; Int. J. Refract. Metal Hard Mater. 2023, 110, 106044)。