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Las aleaciones de molibdeno son aleaciones no ferrosas compuestas de molibdeno como metal base y la adición de otros elementos. Los principales elementos de aleación incluyen titanio, circonio, hafnio, tungsteno y elementos de tierras raras. El titanio, el circonio y el hafnio no solo proporcionan fortalecimiento por solución sólida para las aleaciones de molibdeno, manteniendo su plasticidad a baja temperatura, sino que también forman fases de carburo estables y dispersas, aumentando la resistencia de la aleación y la temperatura de recristalización. Las aleaciones de molibdeno tienen buena conductividad térmica y eléctrica y un bajo coeficiente de expansión térmica. Exhiben alta resistencia a altas temperaturas (1100–1650℃) y son más fáciles de procesar que el tungsteno. Se pueden utilizar como rejillas y ánodos para tubos de electrones, materiales de soporte para fuentes de luz eléctrica y para la fabricación de troqueles de fundición a presión y extrusión, así como componentes de naves espaciales. Sin embargo, el desarrollo de las aleaciones de molibdeno está limitado por su fragilidad a baja temperatura y fragilidad de soldadura, así como por su susceptibilidad a la oxidación a altas temperaturas. Las aleaciones de molibdeno producidas industrialmente incluyen molibdeno-titanio-zirconio, molibdeno-tungsteno y aleaciones de molibdeno-tierras raras, siendo el primer tipo el más utilizado. Los principales métodos de fortalecimiento para las aleaciones de molibdeno son el fortalecimiento por solución sólida, el fortalecimiento por precipitación y el endurecimiento por trabajo. Las placas, tiras, láminas, tubos, barras, alambres y perfiles de aleación de molibdeno se pueden producir mediante procesamiento plástico, lo que también puede mejorar su resistencia y plasticidad a baja temperatura.

El molibdeno es una aleación a base de molibdeno y compuesta por otros elementos. Entre los metales refractarios, el molibdeno y sus aleaciones tienen buena conductividad térmica y eléctrica y un bajo coeficiente de expansión térmica (similar al del vidrio utilizado en tubos de electrones). También exhiben alta resistencia a altas temperaturas (1100–1650 °C) y son más fáciles de procesar que el tungsteno. Por lo tanto, se utilizan en la fabricación de tubos de electrones (rejillas y ánodos), fuentes de luz eléctrica (materiales de soporte), herramientas para trabajar metales (matrices de fundición a presión y extrusión y mandriles perforados) y en la industria aeroespacial. El molibdeno es resistente a la corrosión por vidrio fundido, y sus óxidos no contaminan el vidrio. Desde 1943, los materiales de molibdeno se han utilizado en la industria del vidrio como electrodos calefactores. Las aleaciones Mo-30W tienen una excelente resistencia a la corrosión por zinc fundido y se han aplicado con éxito en la industria de fundición de zinc. El molibdeno también se utiliza en la fabricación de intercambiadores de calor y válvulas en la producción de ácido sulfúrico.