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本发明属于粉末冶金技术领域,具体提供一种钼合金靶材及其制备方法和应用。所述钼合金靶材的制备方法包括如下步骤:配制原料:按照所述靶材各元素质量配比称取原料混合,以质量百分数计,所述靶材包括如下成分,Ni:10%~30%,Ti:5%~25%,W:1%~20%和Re:0.5%~5%,余量为Mo和不可避免的杂质,且Mo的质量百分比≥50%;冷等静压;热等静压;热轧;退火。本申请方法制备的靶材塑韧性好,变形能力好,晶粒细小均匀。用本申请制备的靶材溅射沉积的薄膜厚度分布更均匀,可通过溅射方式附着在电子部件用层叠配线膜的主导电层上形成金属覆盖层,用于平面显示器、薄膜太阳能和半导体装置等。