碳化钨基复合材料成分-结构数据集

随着全球能源战略向深地、深海领域延伸，万米级特深井钻探已成为获取油气资源、地热能源及科学钻探的核心手段。以我国塔里木盆地万米科探井为例，其井底温度突破280℃（地温梯度2.8℃/100m），井筒压力超过220MPa，同时面临含H₂S/CO₂腐蚀介质（浓度＞5%）与花岗岩硬地层（抗压强度＞350MPa）的复合作用。此类极端工况使得钻具系统承受热-力-化学-磨损四重耦合损伤，其等效服役强度达到航空发动机涡轮叶片的3-5倍，导致常规钻具材料（如渗碳钢、硬质合金）寿命骤降至不足50小时，引发频繁的非计划性起钻（每起钻1次损失＞200万元），严重制约深井作业经济性。为研发出适用于万米特深井苛刻环境的高强韧碳化钨基复合材料，提出钻具关键部件失效机理及双向防护机制，测试分析碳化钨基复合材料性能。
本数据集针对极端工况下钻具关键部件（如轴承、万向轴）的强化材料需求，系统构建了涵盖4类碳化钨基复合材料体系（WC-CoFe、WC-CoAl、WC-NiAl、WC-CoNi）、5种过渡族金属元素（Co、Ni、Fe、Al、Cr）、多个成分梯度、温度范围（步长50℃）的全要素计算数据库，共包含23万条高保真计算数据。每条数据记录包含以下核心字段：材料体系：明确标注复合材料类型（如20C+58CO+2FE+20W表示基体为WC，粘结相为58wt.%Co与2wt.%Fe的合金）；元素成分：精确至1at.%的金属元素配比；温度参数：覆盖常温至超高温环境（500-1500℃），重点聚焦300-500℃钻具典型失效温区；结构类型：基于晶体学数据库标注的相组成（FCC_A1、GRAPHITE、MC_SHP、BCC_A2等）；热力学性质：包含吉布斯自由能（G）、焓（H）、熵（S）。
数据集科学价值与工程应用：材料设计优化，成分筛选。失效机制解析，腐蚀磨损协同；工艺优化。该数据集不仅填补了国际公开数据库中深地钻探材料的空白，更推动了材料研究从“经验试错”向“数据驱动”的范式变革，为我国攻克万米级钻探装备“卡脖子”难题提供了核心数据资产。数据集共19万余条。