轻质高强铝合金是实现装备轻量化、助力国家“双碳”战略的重要结构材料。然而，高强铝合金对氢高度敏感，严重威胁其在氢能储运等领域的服役安全。尽管已有大量研究关注氢与位错等晶体缺陷的相互作用，氢如何作用于裂纹尖端区域并驱动材料开裂，仍缺乏清晰认识。谢建新院士/乔利杰教授团队，采用可解释机器学习方法识别扩散激活能这一抗应力腐蚀敏感性的关键控制参量，融合原子级服役表征，提出并验证氢辅助扩散变形新机制，揭示氢-应力-扩散多场耦合驱动的裂纹演化过程，突破了氢脆理论以位错主导或氢致脆断为核心的机制认知。成果以Direct in-situ observation of hydrogen-enhanced diffusive deformation at the crack tip in pure aluminium发表在Nature communication。

研究团队以高纯铝为对象，在原子尺度直接捕获了氢致扩散变形介导的裂纹扩展过程。结果表明，在氢环境中裂纹尖端的位错形核与运动受到抑制，裂纹扩展主要由表面空位形成与原子扩散主导：氢使裂纹尖端Al原子扩散势垒由0.12 eV降至0.09 eV，相应扩散应变速率较无氢时最高可提升4个数量级，裂纹尖端空位浓度较无氢条件高约一个数量级。进一步分析发 现，氢通过显著削弱裂纹尖端附近Al-Al键合促进空位形成与原子扩散，这与经典氢致内聚力弱化、氢致局域塑性等机制存在本质区别。该研究贯穿材料设计、组织响应与服役适用性，明确了提高原子扩散激活能可有效缓解铝合金氢脆，为轻质高强铝合金的抗氢脆设计提供了重要支撑。