作为自然界体积最小的原子,氢很容易进入到金属材料内部,致使金属材料性能退化,即氢脆。氢脆广泛存在于海洋工程、水下武器、核反应堆、化工产业等军工和民生行业,氢脆导致的灾难事故屡见不鲜,给国民经济和人民生活造成巨大损失。另一方面,因其零污染、含量高等优点,氢已成为未来最有发展前途的清洁能源之一。在氢能源的存储和输运等环节中,不可避免地存在氢脆威胁。因此,研究金属氢脆机理对推动新型氢能源的开发和应用具有重要意义。在过去上百年的研究中,多种氢脆机理被发现并被解释,但由于氢脆机理的极端复杂性,各种解释之间存在不一致甚至相互矛盾。一个重要的原因是,人们还没有从根本上认清氢对不同金属中位错演化的影响,以及氢对位错与材料内部其它缺陷相互作用的影响。本论文以微纳米尺度实验为主要研究方法,结合分子动力学模拟,研究了氢对金属镍的屈服强度、硬化行为的影响,同时,还探讨了氢对位错形核、位错运动及演化、位错与晶界相互作用等过程的重要影响。本文的主要工作有:1、通过一系列单晶镍微纳米柱单轴压缩实验,研究了电化学充氢对微纳米柱强度、应变硬化/软化、塑性变形模式的影响。实验表明:充氢能降低微纳米柱的屈服强度,氢浓度越高,其屈服强度越低,该结果得到了分子动力学模拟的支持。其可能原因是,氢促进了位错形核,降低了位错形核强度。另一方面,氢对单晶镍微纳米柱的应变硬化行为有不同的影响,呈现出较明显的尺寸效应。对于直径为0.5μm微纳米柱,其表面呈现出完整的单个滑移带,氢对其应变硬化率的影响相对较弱;但是,对于直径为2μm微纳米柱,其表面呈现出多个彼此交叉的滑移带,氢显著地提高了其应变硬化率。一个可能的解释是,在这两种不同直径的微纳米柱中,滑移模式存在显著差异,由此导致了氢致应变硬化行为的差异。2、通过多晶微纳米压痕实验,研究了电化学充氢对晶界附近和晶粒内部硬度的影响。结果表明:（1）未充氢时,当晶界两侧晶粒取向差较大时,晶界层硬度H_GB大于晶粒内部硬度H_IN,但当晶界两侧晶粒取向差较小时,H_{G B}≈H_IN;（2）当电化学充氢后,晶粒内部硬度H_IN会下降,这可能与晶粒内部位错形核强度下降有关;（3）冲氢对晶界层硬度H_GB的影响与晶界结构密切相关,对于大角度晶界,氢会显著降低其硬度,但对于小角度晶界,氢对其硬度H_GB的影响较弱。其可能原因是,在大角度晶界处,氢更易偏析,导致该处氢浓度较高,较高的氢浓度不仅能降低晶界对位错的阻碍,也会减弱位错之间的相互作用。这些实验结果有助于理解氢致金属镍的塑性变形机理,将为氢致塑性行为的多尺度模拟提供第一手的实验依据。