โลหะผสมโมลิบดีนัมที่ผลิตทางอุตสาหกรรมสามารถแบ่งออกเป็นซีรีส์ Mo-Ti-Zr, ซีรีส์ Mo-W และโลหะผสมซีรีส์ Mo-Re รวมถึงโลหะผสมในซีรีส์ Mo-Hf-C ที่เสริมการตกตะกอนด้วยอนุภาคฮาฟเนียมคาร์ไบด์ โลหะผสม TZM มีคุณสมบัติครอบคลุมที่ดีเยี่ยมและเป็นโลหะผสมโมลิบดีนัมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โลหะผสม TZC (Mo-1.25 Ti-0.15 Zr-0.15C) มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิการตกผลึกใหม่มากกว่า TZM แต่การประมวลผลนั้นยากและการใช้งานมีจำกัด
โลหะผสมโมลิบดีนัมมีข้อบกพร่อง เช่น ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ ความเปราะของการเชื่อม และการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นการพัฒนาจึงถูกจำกัด เป็นการยากที่จะปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมโมลิบดีนัมโดยการผสม ปัจจุบันใช้เฉพาะสารเคลือบป้องกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพนี้ ปัญหาหลักในการวิจัยโลหะผสมโมลิบดีนัมคือการปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ และเพื่อปรับปรุงความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำของวัสดุ ปัญหาหลักในการศึกษาวัสดุโมลิบดีนัมบริสุทธิ์คือการปรับปรุงความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำ นั่นคือ เพื่อลดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของพลาสติกที่เปราะ
วิธีการเสริมความแข็งแกร่งหลักของโลหะผสมโมลิบดีนัมคือการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็ง การเสริมความแข็งแกร่งของการตกตะกอน และการชุบแข็งในการทำงาน (ดู การเสริมความแข็งแกร่งของโลหะ) ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และแฮฟเนียมเป็นองค์ประกอบการผสมหลักของโมลิบดีนัม อิทธิพลของธาตุผสมต่อความแข็งของเหล็กแผ่นรีดโมลิบดีนัมจะแสดงในรูปในหน้าถัดไป ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และแฮฟเนียมไม่เพียงแต่ช่วยเสริมความแข็งแกร่งและรักษาความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำของวัสดุเท่านั้น แต่ยังสร้างเฟสคาร์ไบด์ที่เสถียรและกระจายตัว ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของวัสดุ
คาร์บอน ไนโตรเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งออกซิเจน สิ่งเจือปนคั่นระหว่างหน้า มีผลกระทบร้ายแรงต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของพลาสติกที่เปราะ ความสามารถในการละลายของพวกมันในโมลิบดีนัมนั้นต่ำมาก (ไม่เกิน 1ppm ที่อุณหภูมิห้อง) และองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้าส่วนเกินจะถูกกระจายบนขอบเขตของเมล็ดพืชในรูปแบบของสารประกอบโมลิบดีนัม ลดความแข็งแรงของขอบเขตของเมล็ดพืชและทำให้เกิดการแตกหักระหว่างเมล็ดพืช การเพิ่มธาตุโบรอนลงในโลหะผสมโมลิบดีนัมสามารถขัดเกลาเมล็ดพืช ทำให้ขอบเมล็ดพืชบริสุทธิ์ และเปลี่ยนลักษณะทางสัณฐานวิทยาของขอบเมล็ดพืช ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเป็นพลาสติกของโมลิบดีนัม: การเพิ่มธาตุรอง เช่น เหล็กและอิตเทรียม ยังช่วยปรับปรุงสภาพความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำ (ดูอินเทอร์เฟซ) ในปีพ.ศ. 2498 G. Geach และ J. Hughes ค้นพบว่ารีเนียมสามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติกของโมลิบดีนัมและทังสเตนได้อย่างมาก และสามารถลดอุณหภูมิการเปลี่ยนสภาพความเปราะบางของโมลิบดีนัมลงเหลือ -200 ℃