Промышленно производимые молибденовые сплавы можно разделить на сплавы серии Mo-Ti-Zr, серии Mo-W и серии Mo-Re, а также сплавы серии Mo-Hf-C, которые дисперсионно упрочнены частицами карбида гафния. Сплав TZM обладает превосходными комплексными свойствами и является наиболее широко используемым молибденовым сплавом. Сплав TZC (Mo-1,25 Ti-0,15 Zr-0,15C) имеет более высокую жаропрочность и температуру рекристаллизации, чем TZM, но его трудно обрабатывать, и его применение ограничено.
У молибденовых сплавов есть недостатки, такие как низкотемпературная хрупкость, хрупкость при сварке и высокотемпературное окисление, поэтому их развитие ограничено. Трудно улучшить стойкость молибденовых сплавов к высокотемпературному окислению путем легирования. В настоящее время для улучшения этих характеристик используются только защитные покрытия. Основная проблема при исследовании молибденовых сплавов - повышение жаропрочности и температуры рекристаллизации, а также повышение низкотемпературной пластичности материала. Основная проблема при исследовании чистых молибденовых материалов - повышение низкотемпературной пластичности, то есть снижение температуры его пластично-хрупкого перехода.
Основными методами упрочнения молибденовых сплавов являются упрочнение твердого раствора, дисперсионное упрочнение и деформационное упрочнение (см. Упрочнение металлов). Титан, цирконий и гафний - основные легирующие элементы молибдена. Влияние легирующих элементов на твердость молибденового проката показано на рисунке на следующей странице. Титан, цирконий и гафний могут не только упрочнять твердый раствор и поддерживать низкотемпературную пластичность материала, но также образовывать стабильную и диспергированную карбидную фазу, которая улучшает прочность и температуру рекристаллизации материала.
Примеси внедрения углерод, азот, особенно кислород, оказывают серьезное влияние на температуру перехода пластичность - хрупкость. Их растворимость в молибдене чрезвычайно мала (не более 1 ppm при комнатной температуре), а избыточные межузельные элементы распределяются по границам зерен в виде соединений молибдена, снижая прочность границ зерен и вызывая хрупкое разрушение между зернами. Добавление микроэлементов бора в молибденовый сплав может измельчать зерна, очищать границы зерен и изменять морфологию границ зерен, тем самым улучшая пластичность молибдена: добавление микроэлементов, таких как железо и иттрий, также может улучшить низкотемпературную пластичность (см. интерфейс). В 1955 г. Г. Гич и Дж. Хьюз обнаружили, что рений может значительно улучшить пластичность молибдена и вольфрама и снизить температуру перехода молибдена в хрупкое состояние до -200 ℃.