摘錄自：

華東理工大學 | 孫彬涵，張顯程，涂善東：面向氫能本質安全利用——氫致損傷研究進展與挑戰《化工進展》

（1）覆蓋阻氫涂層。該方法旨在通過覆蓋低氫滲透性或低氫擴散率的涂層來阻止氫從含氫環境中進入材料或部件。目前開發的阻氫涂層主要包括陶瓷涂層（氧化物、碳化物和氮化物）、金屬涂層、二維材料涂層和復合涂層。這些涂層可使氫的擴散速率降低至基體的1/104。然而，涂層的耐久性是一個重要問題，特別在惡劣環境（如磨損或腐蝕環境）中長時服役過程后。一旦涂層受損，暴露的金屬基體與涂層材料之間的電化學反應可能導致氫的生成和重新滲入，從而誘發氫致損傷。

（2）引入氫陷阱。該方法利用某些第二相（如鋼中的V、Ti和Nb基碳化物）捕獲氫，降低氫原子在材料內部的擴散速率，從而延緩氫原子在局部區域的聚集。然而，如果這些析出相及相關界面本身容易發生氫致開裂，則可能產生負面影響。此外，氫捕獲相可能導致材料吸收更多的氫，在高溫環境下，這些捕獲的氫可能重新擴散，從而增加氫致損傷風險。特別需要注意的是，該方法一般適用于氫含量較少的情況，對于在臨氫環境下服役的部件，氫陷阱最終均會充滿，因此失去了防護效果。

（3）微觀界面調控。研究表明，細化晶粒可降低晶界處的氫覆蓋率，同時可減小應力在晶界上的集中，降低氫致晶界開裂的傾向。然而，當晶粒尺寸減小到微米級以下時，材料的應變硬化能力和均勻延伸率一般會顯著降低。另外一種微觀界面的調控方式是通過增加低能界面（如退火孿晶界）的比例，降低晶界處的氫聚集，并阻斷沿晶斷裂擴展路徑。可以看出，以上方法僅適用于氫致沿晶斷裂為主的情況。

（4）化學成分調控。在合金中，一些成分的含量往往對材料的氫致敏感性有重要作用。如Ni元素可顯著地增加奧氏體不銹鋼的機械穩定性，降低因形變誘發馬氏體而導致氫致損傷的概率。又如，B和C等合金元素可提高晶界的結合強度，抑制氫致沿晶開裂。某些情況下，合金內部的化學成分異質性也可有效提升其抗氫損傷能力。例如，Sun等提出了一種通過微納尺度Mn元素偏聚的方法，局部穩定奧氏體組織，顯著抑制了氫致裂紋的擴展，在保障材料優異強塑性的同時，提升了其抗氫損傷能力。

近年來，機器學習在材料抗氫設計領域開始獲得了一定的關注。傳統的抗氫材料設計通常依賴于實驗測試和物理模型，而機器學習方法能夠基于大規模數據進行高效預測和優化，在特定服役場景下對材料的性能進行預測與篩選，并為材料開發提供新的思路。例如，Gong等通過廣泛搜集高強度鋼的氫脆性能數據，并通過迭代貝葉斯多目標優化方法設計了抗氫脆高強度鋼，極大地提高了材料的抗氫性能。

總體而言，不同抗氫損傷方法的適用性、優缺點各異。未來，隨著氫能經濟的快速發展，對臨氫裝備高可靠性的需求將不斷推動抗氫損傷材料本質安全設計方法的進步。在不能完全消除氫致損傷的現實下，更合理的目標是通過先進的損傷容限設計方法，使得材料和部件在全壽命周期內實現安全服役。在設計的過程中，必須充分考慮材料的服役條件（如載荷和環境因素）、相關工藝在工程化應用方面的可行性和經濟性，這樣才能做到設計優化與工程實踐的有機結合，確保臨氫裝備在高效、安全、經濟的前提下實現長周期穩定運行。