Ultra ince taneli titanyum alaşımları, oda sıcaklığında artan mukavemet ve yüksek sıcaklıktaki çekme uygulamalarında büyük uzama dahil olmak üzere bir dizi olağanüstü avantaj sunar. Tane inceltme genellikle eşit açılı ekstrüzyon, yüksek basınçlı burulma, çok eksenli dövme ve kümülatif bobin kaynağı gibi büyük deformasyonlarla sağlanır. Buna ek olarak titanyum alaşımları için hidrojen arıtımı da kullanılabilmektedir.
1970'lerde, Moskova Uçak İmalat Enstitüsü, hidrojenin titanyum alaşımlarının işlenme özellikleri üzerindeki etkisini inceledi ve hidrojenin geçici bir alaşım elementi olarak kullanıldığı, hidrojen penetrasyonu, azeotropik ayrışma, vakumlu dehidrojenasyon yoluyla "hidrojen plastikleştirme" kavramını öne sürdü. ve diğer işlemler, işleme özelliklerini geliştirmek, malzemenin mikro yapısını iyileştirmek ve malzemeyi rafine etmek için hidroplastikleştirme, hidrojen faz geçişi ve titanyum alaşımlarında hidrojenin tersinir alaşımlanmasının kullanımı. İşleme performansı, malzemenin mikro yapısını iyileştirir.
Hidrojen işlemi, titanyum alaşımlı dökümlerin ve dövme parçaların tane organizasyonunu iyileştirmek ve mekanik özelliklerini geliştirmek için kullanılabilir. Literatürde hidrojen işleminin TiAl alaşımının mikro yapısını iyileştirebildiği, böylece sıkıştırma mukavemeti ve akma mukavemetinin önemli ölçüde iyileştirildiği rapor edilmiştir. Uygulamada, çok ince tane boyutu elde etmek için hidrojen işlemi sıklıkla daha sonraki ısıl işlem ve ısıyla distorsiyonla birleştirilebilir. Hidrojenlenmiş titanyum alaşımlarının yüksek sıcaklıkta, büyük ölçekli deformasyonunun, yaklaşık 1 μm tane boyutuna sahip eş eksenli ince kristallerin, hatta nanometre boyutunda taneciklerin oluşmasına neden olabileceği gösterilmiştir. Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, kütle fraksiyonu) alaşımı üzerinde yapılan çalışmalar şunu göstermiştir: hidrojen atomu fraksiyonunda %14 ila %16 arasında hidrojen muamelesi, deformasyon sıcaklık 550 dereceye düşürüldü ve ardından deformasyon süreci ve alt kararlı fazın ayrışma süreci yoluyla 40 nm nano taneciklerin nihai tane boyutu elde edildi. Farklı tane boyutlarına sahip Ti-6Al-4V alaşımlarının mühendislik gerilim-gerinim eğrileri karşılaştırıldığında, ultra ince taneli malzemenin, iri taneli veya genel ince taneli malzemeler.
Titanyum alaşımlarının çok sayıda hidrojen atomunu (protium) absorbe etmesine ve daha sonra bu hidrojen atomlarının (protium) vakumda yüksek sıcaklıklarda desorbe olmasına izin verilmesi işlemi, protium işlemi olarak bilinir. + tipi titanyum alaşımları için protium işlemi aşağıdaki üç süreçten oluşur: (1) hidrojen atmosferinde protium absorpsiyonu; (2) martensitik dönüşüm ve termal işlem sonuçta yaygın hidrit çökelmesine neden olur; ve (3) nihai protium desorpsiyon işlemi ve yeniden kristalleştirme. 0.5% protium emen ve 873 K'de desorbe edilen Ti-6Al-4V alaşımının protium işleminin, geniş açısal tane sınırlarına sahip ultra ince izotropik kristalli bir organizasyon gösterdiği bildirildi. ve tane boyutları 300-500 nm aralığındadır. Protium arıtma yönteminin matristeki faz içeriğini arttırdığı gösterilmiştir. Çekme testleri, alaşımın oda sıcaklığında akma mukavemetinde bir artış olduğunu gösterirken, alaşımın 1123 K'deki maksimum uzaması %90{{20}}0'a ulaştı. Ayrıca, %0,5 protium içerikli Ti-6Al-4V levhanın protium işlemine tabi tutulduğu, ardından 1223 K'de su verme, %80 kalınlık azaltımına kadar 1023 K'de sıcak haddeleme ve protiumun uygulandığı da bildirildi. 873 K'de desorpsiyon, tane boyutları 0,3 ila 0,5 μm arasında değişen ultra ince izometrik kristallerle homojen bir organizasyonu başarıyla üretti. Testler, alaşımın süperplastik uzaması gibi mekanik özelliklerin, tane boyutunun küçültülmesiyle önemli ölçüde arttığını gösterdi.
Hidrojen arıtma yöntemi, titanyum alaşımlarının rafine edilmesinde büyük potansiyel göstermesine rağmen, diğer geleneksel yöntemlere göre daha maliyetlidir ve daha büyük yapısal parçalar için yöntemin ayrıca düzensiz hidrojen dağılımı ve yüksek ekipman gereksinimleri gibi daha fazla araştırılması gereken sorunları da vardır ve çözüldü.
