산업적으로 생산되는 몰리브덴 합금은 Mo-Ti-Zr 계열, Mo-W 계열 및 Mo-Re 계열 합금과 하프늄 탄화물 입자로 석출 강화된 Mo-Hf-C 계열 합금으로 나눌 수 있습니다. TZM 합금은 우수한 종합 특성을 가지며 가장 널리 사용되는 몰리브덴 합금입니다. TZC(Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C) 합금은 TZM보다 고온강도와 재결정온도가 높으나 가공이 어렵고 적용이 제한적이다.
몰리브덴 합금은 저온 취성, 용접 취성, 고온 산화 등의 단점이 있어 개발에 한계가 있다. 합금화에 의해 몰리브덴 합금의 고온 내산화성을 향상시키는 것은 어렵다. 현재 이 성능을 향상시키기 위해 보호 코팅만 사용됩니다. 몰리브덴 합금 연구의 주요 문제는 고온 강도 및 재결정 온도를 개선하고 재료의 저온 가소성을 개선하는 것입니다. 순수한 몰리브덴 재료 연구의 주요 문제는 저온 가소성을 개선하는 것, 즉 가소성-취성 전이 온도를 줄이는 것입니다.
몰리브덴 합금의 주요 강화 방법은 고용체 강화, 석출 강화 및 가공 경화입니다(금속 강화 참조). 티타늄, 지르코늄 및 하프늄은 몰리브덴의 주요 합금 원소입니다. 몰리브덴 압연 봉의 경도에 대한 합금 원소의 영향은 다음 페이지의 그림에 나와 있습니다. 티타늄, 지르코늄 및 하프늄은 고용체를 강화하고 재료의 저온 가소성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 안정하고 분산된 탄화물 상을 형성하여 재료의 강도와 재결정 온도를 향상시킵니다.
틈새 불순물 탄소, 질소, 특히 산소는 가소성-취성 전이 온도에 심각한 영향을 미칩니다. 몰리브덴에 대한 용해도는 극도로 낮고(실온에서 1ppm 이하), 과량의 간극 원소가 결정립계에 몰리브덴 화합물 형태로 분포되어 결정립계의 강도를 감소시키고 결정립 사이의 취성 파괴를 유발합니다. 몰리브덴 합금에 미량 붕소를 첨가하면 결정립을 미세화하고 결정립계를 정화하며 결정립계의 형태를 변화시켜 몰리브덴의 가소성을 향상시킬 수 있습니다. 철 및 이트륨과 같은 미량 원소를 추가하면 저온 가소성을 향상시킬 수 있습니다. (인터페이스 참조). 1955년 G. Geach와 J. Hughes는 레늄이 몰리브덴과 텅스텐의 가소성을 크게 향상시키고 몰리브덴의 가소성-취성 전이 온도를 -200℃로 낮출 수 있다는 것을 발견했습니다.