Paduan titanium berbutir ultrahalus menawarkan sejumlah keunggulan luar biasa, termasuk tingkat peningkatan kekuatan suhu ruangan dan perpanjangan yang besar dalam aplikasi tarik suhu tinggi. Penghalusan butiran biasanya dicapai dengan deformasi besar, seperti ekstrusi sudut yang sama, torsi tekanan tinggi, penempaan multi-sumbu, dan pengelasan koil kumulatif. Selain itu, perlakuan hidrogen dapat digunakan untuk paduan titanium.
Pada tahun 1970-an, Institut Manufaktur Pesawat Moskow mempelajari pengaruh hidrogen pada sifat pemrosesan paduan titanium, mengemukakan konsep "plastisisasi hidrogen", dengan hidrogen sebagai elemen paduan sementara, melalui penetrasi hidrogen, dekomposisi azeotropik, dehidrogenasi vakum dan proses lainnya, penggunaan hidroplastisasi, transisi fase hidrogen, dan paduan hidrogen yang dapat dibalik dalam paduan titanium, untuk meningkatkan sifat pemrosesan, menyempurnakan struktur mikro material, dan menyempurnakan material. Kinerja pemrosesan, perbaiki struktur mikro material.
Perlakuan hidrogen dapat digunakan untuk menyempurnakan susunan butiran pengecoran dan penempaan paduan titanium serta meningkatkan sifat mekaniknya. Literatur telah melaporkan bahwa perlakuan hidrogen dapat memperbaiki struktur mikro paduan TiAl, sehingga kekuatan kompresi dan kekuatan luluhnya meningkat secara signifikan. Dalam praktiknya, perlakuan hidrogen seringkali dapat dikombinasikan dengan perlakuan panas berikutnya dan distorsi panas untuk mencapai ukuran butiran yang sangat halus. Telah ditunjukkan bahwa deformasi paduan titanium terhidrogenasi pada suhu tinggi dan skala besar dapat menghasilkan pembentukan kristal halus yang sama dengan ukuran butir sekitar 1 μm, atau bahkan butiran berukuran nanometer. Studi pada paduan Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, fraksi massa) menunjukkan bahwa: perlakuan hidrogen pada fraksi atom hidrogen 14% hingga 16%, deformasi suhu dikurangi menjadi 550 derajat, dan kemudian melalui proses deformasi dan proses dekomposisi fase substabil, diperoleh ukuran butir akhir butiran nano 40 nm. Membandingkan kurva tegangan-regangan rekayasa paduan Ti-6Al-4V dengan ukuran butir yang berbeda, dapat dilihat bahwa material berbutir ultrahalus mempunyai kekuatan luluh dan perpanjangan yang tinggi dibandingkan dengan material berbutir kasar atau bahan berbutir halus pada umumnya.
Perlakuan yang membiarkan paduan titanium menyerap sejumlah besar atom hidrogen (protium) dan kemudian membiarkan atom hidrogen (protium) tersebut terurai pada suhu tinggi dalam ruang hampa dikenal sebagai perlakuan protium. Untuk paduan titanium tipe +, perlakuan protium terdiri dari tiga proses berikut: (1) penyerapan protium dalam atmosfer hidrogen; (2) transformasi martensit dan pemrosesan termal yang pada akhirnya menyebabkan pengendapan hidrida difus; dan (3) perlakuan akhir desorpsi protium dan rekristalisasi. Dilaporkan bahwa perlakuan protium pada paduan Ti-6Al-4V, yang menyerap 0,5% protium dan terdesorpsi pada 873 K, menunjukkan organisasi kristal isotropik ultrahalus dengan batas butir bersudut besar dan ukuran butir dalam kisaran 300-500 nm. Telah terbukti bahwa metode perlakuan protium meningkatkan kandungan fase dalam matriks. Uji tarik menunjukkan adanya peningkatan kekuatan luluh paduan pada suhu kamar, sedangkan elongasi maksimum paduan pada 1123 K mencapai 90{{20}}0%. Dilaporkan juga bahwa perlakuan protium pada lembaran Ti-6Al-4V dengan kandungan protium 0,5%, diikuti dengan pendinginan pada 1223 K, pengerolan panas pada 1023 K hingga pengurangan ketebalan 80%, dan protium desorpsi pada 873 K berhasil menghasilkan organisasi homogen dengan kristal isometrik ultrahalus dengan ukuran butir berkisar antara 0,3 hingga 0,5 μm. Pengujian menunjukkan bahwa sifat mekanik seperti pemanjangan superplastik pada paduan meningkat secara signifikan dengan berkurangnya ukuran butir.
Meskipun metode pengolahan hidrogen menunjukkan potensi besar untuk memurnikan paduan titanium, metode ini lebih mahal dibandingkan metode konvensional lainnya, dan untuk bagian struktural yang lebih besar, metode ini juga memiliki masalah seperti distribusi hidrogen yang tidak merata dan persyaratan peralatan yang tinggi, yang perlu diselidiki lebih lanjut dan terselesaikan.
