Ultradrobnoziarniste stopy tytanu oferują szereg wyjątkowych zalet, w tym stopień zwiększonej wytrzymałości w temperaturze pokojowej i duże wydłużenie w zastosowaniach rozciągania w wysokiej temperaturze. Rozdrobnienie ziarna zwykle osiąga się poprzez duże odkształcenia, takie jak wytłaczanie pod kątem równym, skręcanie pod wysokim ciśnieniem, kucie wieloosiowe i spawanie skumulowane. Oprócz tego w przypadku stopów tytanu można zastosować obróbkę wodorową.
W latach 70. Moskiewski Instytut Produkcji Lotniczej badał wpływ wodoru na właściwości przetwórcze stopów tytanu, przedstawił koncepcję „plastyfikacji wodorowej” z wodorem jako tymczasowym pierwiastkiem stopowym, poprzez penetrację wodoru, rozkład azeotropowy, odwodornienie próżniowe i inne procesy, zastosowanie hydroplastyfikacji, przemiany fazowej wodoru i odwracalnego tworzenia stopu wodoru w stopach tytanu, w celu poprawy właściwości przetwórczych, udoskonalenia mikrostruktury materiału i udoskonalenia materiału. Wydajność przetwarzania, udoskonal mikrostrukturę materiału.
Obróbkę wodorową można zastosować w celu udoskonalenia organizacji ziaren odlewów i odkuwek ze stopów tytanu oraz poprawy ich właściwości mechanicznych. W literaturze donoszono, że obróbka wodorem może udoskonalić mikrostrukturę stopu TiAl, dzięki czemu jego wytrzymałość na ściskanie i granica plastyczności uległy znacznej poprawie. W praktyce obróbkę wodorową często można połączyć z późniejszą obróbką cieplną i odkształcaniem cieplnym, aby uzyskać bardzo drobne ziarna. Wykazano, że odkształcenie uwodornionych stopów tytanu na dużą skalę w wysokiej temperaturze może skutkować utworzeniem równoosiowych drobnych kryształów o wielkości ziaren około 1 μm lub nawet nanometrowych. Badania stopu Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, ułamek masowy) wykazały, że: obróbka wodorem we frakcji atomów wodoru od 14% do 16%, odkształcenie temperaturę obniżono do 550 stopni, a następnie poprzez proces odkształcania i rozkładu fazy substabilnej uzyskano finalny rozmiar ziaren nanoziarn o wielkości 40 nm. Porównując inżynieryjne krzywe naprężenia-odkształcenia stopów Ti-6Al-4V o różnej wielkości ziaren, można zauważyć, że materiał ultradrobnoziarnisty charakteryzuje się wysoką granicą plastyczności i dużym wydłużeniem w porównaniu ze stopami gruboziarnistymi lub ogólne materiały drobnoziarniste.
Obróbka polegająca na umożliwieniu stopom tytanu wchłonięcia dużej liczby atomów wodoru (protium), a następnie umożliwieniu tym atomom wodoru (protowi) desorpcji w wysokich temperaturach w próżni jest znana jako obróbka protium. W przypadku stopów tytanu typu + obróbka protem składa się z trzech procesów: (1) absorpcja protu w atmosferze wodoru; (2) przemiana martenzytyczna i obróbka termiczna powodująca ostatecznie rozproszone wytrącanie wodorków; oraz (3) końcową obróbkę desorpcją protu i rekrystalizację. Doniesiono, że obróbka protem stopu Ti-6Al-4V, który zaabsorbował 0,5% protu i zdesorbował w temperaturze 873 K, wykazała ultradrobną izotropową organizację krystaliczną z dużymi kątowymi granicami ziaren i wielkości ziaren w zakresie 300-500 nm. Wykazano, że metoda obróbki protem zwiększa zawartość fazy w osnowie. Próby rozciągania wykazały wzrost granicy plastyczności stopu w temperaturze pokojowej, natomiast maksymalne wydłużenie stopu w temperaturze 1123 K osiągnęło 90{{20}}0%. Doniesiono również, że obróbka protem blachy Ti-6Al-4V o zawartości protu 0,5%, a następnie hartowanie w temperaturze 1223 K, walcowanie na gorąco w temperaturze 1023 K do zmniejszenia grubości o 80%, a prot desorpcja w temperaturze 873 K z powodzeniem wytworzyła jednorodną organizację z ultradrobnymi kryształami izometrycznymi o wielkości ziaren w zakresie od 0,3 do 0,5 µm. Badania wykazały, że właściwości mechaniczne, takie jak wydłużenie nadplastyczne stopu, uległy znacznej poprawie wraz ze zmniejszeniem wielkości ziaren.
Chociaż metoda obróbki wodorem wykazuje ogromny potencjał w zakresie rafinacji stopów tytanu, jest ona droższa niż inne konwencjonalne metody, a w przypadku większych części konstrukcyjnych metoda ta wiąże się również z problemami, takimi jak nierównomierny rozkład wodoru i wysokie wymagania sprzętowe, które wymagają dalszych badań i rozwiązany.
