Molibden alaşımı, matris olarak molibden ve diğer elementlerin eklenmesiyle oluşan demir dışı bir alaşımdır. Ana alaşım elementleri titanyum, zirkonyum, hafniyum, tungsten ve nadir toprak elementleridir. Titanyum, zirkonyum ve hafniyum elementleri, molibden alaşımında sadece katı çözelti güçlendirme rolü oynamakla ve alaşımın düşük sıcaklık plastisitesini korumakla kalmaz, aynı zamanda alaşımın mukavemetini ve yeniden kristalleşme sıcaklığını iyileştirmek için kararlı ve dağınık olarak dağıtılmış bir karbür fazı oluşturur. Molibden alaşımı iyi bir ısı iletkenliğine, elektrik iletkenliğine ve düşük genleşme katsayısına sahiptir ve yüksek sıcaklıkta (1100 ~ 1650 derece) yüksek mukavemete sahiptir, bu da tungstenden daha kolay işlenmesini sağlar. Elektron tüpleri için bir kapı ve anot, elektrik ışık kaynakları için bir destek malzemesi ve kalıp döküm ve ekstrüzyon kalıpları, uzay aracı parçaları vb. yapımında kullanılabilir. Molibden alaşımları düşük sıcaklıklarda gevrek ve kaynakta gevrek olduğundan ve yüksek sıcaklıklarda kolayca oksitlendiğinden, geliştirilmeleri sınırlıdır. Endüstriyel olarak üretilen molibden alaşımları arasında molibden-titanyum-zirkonyum, molibden-tungsten ve molibden nadir toprak alaşımları bulunur ve ilk tip daha yaygın olarak kullanılır. Molibden alaşımlarının ana güçlendirme yöntemleri çözelti güçlendirme, çökelme güçlendirme ve iş sertleştirmedir. Molibden alaşımlı levhalar, şeritler, folyolar, borular, çubuklar, teller ve profiller plastik işleme yoluyla hazırlanabilir ve bunların mukavemeti ve düşük sıcaklıktaki plastisiteleri de iyileştirilebilir.
Refrakter metaller arasında molibden ve alaşımları iyi ısı iletkenliğine, elektrik iletkenliğine ve düşük genleşme katsayısına (tüpler için kullanılan cama benzer), yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemete (1100 ~ 1650 derece) sahiptir ve tungsten ile karşılaştırıldığında işlenmesi kolaydır, bu nedenle elektron tüpleri (kapı ve anot), elektrik ışık kaynağı (destek malzemesi), metal işleme aletleri (kalıp döküm ve ekstrüzyon kalıpları ve delikli kafalar) ve havacılık endüstrisinin üretim sektöründe kullanılırlar. Molibden, erimiş camın aşınmasına karşı dayanıklıdır ve oksitleri camı kirletmez. Molibden, 1943'ten beri cam endüstrisinde ısıtma elektrodu olarak kullanılmaktadır. Mo-30W alaşımı erimiş çinko korozyonuna karşı mükemmel bir dirence sahiptir ve çinko eritme endüstrisinde başarıyla uygulanmaktadır. Molibden ayrıca sülfürik asit üretiminde ısı eşanjörleri ve vanalar gibi bileşenlerin üretiminde de kullanılır.