Ultrajemnozrnné titanové slitiny nabízejí řadu vynikajících výhod, včetně stupně zvýšené pevnosti při pokojové teplotě a velkého prodloužení při vysokoteplotních aplikacích v tahu. Zjemnění zrna se obvykle dosahuje velkými deformacemi, jako je vytlačování ve stejném úhlu, vysokotlaké torze, víceosé kování a kumulativní svařování cívek. Kromě toho lze pro slitiny titanu použít úpravu vodíkem.
V 70. letech 20. století studoval Moskevský institut výroby letadel vliv vodíku na zpracovatelské vlastnosti titanových slitin, navrhl koncept „plastifikace vodíku“, přičemž vodík jako dočasný legující prvek, prostřednictvím průniku vodíku, azeotropního rozkladu, vakuové dehydrogenace a další procesy, použití hydroplastifikace, přechodu vodíkové fáze a reverzibilního legování vodíku ve slitinách titanu pro zlepšení zpracovatelských vlastností, zjemnění mikrostruktury materiálu a zjemnění materiálu. Výkon zpracování, zpřesnění mikrostruktury materiálu.
Vodíkovou úpravou lze zjemnit organizaci zrna odlitků a výkovků z titanové slitiny a zlepšit jejich mechanické vlastnosti. V literatuře se uvádí, že úprava vodíkem může zjemnit mikrostrukturu slitiny TiAl, takže její pevnost v tlaku a mez kluzu byly výrazně zlepšeny. V praxi lze úpravu vodíkem často kombinovat s následným tepelným zpracováním a tepelnou deformací pro dosažení velmi jemné zrnitosti. Bylo prokázáno, že vysokoteplotní deformace hydrogenovaných titanových slitin ve velkém měřítku může vést ke vzniku rovnoosých jemných krystalů s velikostí zrn kolem 1 μm nebo dokonce zrn o velikosti nanometru. Studie na slitině Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, hmotnostní zlomek) ukázaly, že: zpracování vodíkem ve frakci atomů vodíku 14 % až 16 %, deformace teplota se sníží na 550 stupňů a následně se prostřednictvím procesu deformace a procesu rozkladu substabilní fáze získala konečná velikost zrna 40 nm nano-zrn. Porovnáním inženýrských křivek napětí-deformace slitin Ti-6Al-4V s různou velikostí zrn lze vidět, že ultrajemnozrnný materiál vykazuje vysokou mez kluzu a vysoké prodloužení ve srovnání s hrubozrnnými resp. obecné jemnozrnné materiály.
Ošetření, které umožňuje slitinám titanu absorbovat velké množství atomů vodíku (protium) a poté se těmto atomům vodíku (protium) umožní desorbovat při vysokých teplotách ve vakuu, je známé jako ošetření protiem. U titanových slitin typu + se zpracování protiem skládá z následujících tří procesů: (1) absorpce protia ve vodíkové atmosféře; (2) martenzitická transformace a tepelné zpracování nakonec indukující difúzní hydridovou precipitaci; a (3) finální protium desorpční zpracování a rekrystalizace. Bylo oznámeno, že úprava protiem slitiny Ti-6Al-4V, která absorbovala 0,5 % protia a desorbovala se při 873 K, vykazovala ultrajemnou izotropní krystalickou organizaci s velkými hranatými hranicemi zrn a velikosti zrn v rozsahu 300-500 nm. Bylo prokázáno, že metoda protium zvyšuje obsah fáze v matrici. Zkoušky tahem ukázaly zvýšení meze kluzu slitiny při pokojové teplotě, zatímco maximální prodloužení slitiny při 1123 K dosáhlo 90{{20}}0 %. Bylo také oznámeno, že protiumová úprava Ti-6Al-4V plechu s 0,5% obsahem protia, následovaná kalením při 1223 K, válcováním za tepla při 1023 K do snížení tloušťky o 80 %, a protium desorpce při 873 K úspěšně vytvořila homogenní organizaci s ultrajemnými izometrickými krystaly s velikostí zrn v rozmezí od 0,3 do 0,5 μm. Testy ukázaly, že mechanické vlastnosti, jako je superplastické prodloužení slitiny, se významně zlepšily se snížením velikosti zrna.
Přestože metoda úpravy vodíkem vykazuje velký potenciál pro rafinaci titanových slitin, je nákladnější než jiné konvenční metody a pro větší konstrukční díly má metoda také problémy, jako je nerovnoměrná distribuce vodíku a vysoké požadavky na vybavení, které je třeba dále prozkoumat a vyřešeno.
