多孔、弥散、掺杂、高比重材料和许多直接成形的难熔金属及其合金零件是采用粉末冶金工艺制备的。要求提纯的钽和铌合金以及部分钼和钼合金是采用电子束或自耗电弧熔炼工艺。坯锭制备工艺的选择不仅取决于成本和设备条件，而且取决于其后制造工艺和最终性能的要求。采用化学气相沉积和等离子喷涂工艺也可生产某些钨制品。

钨和钼能够经受挤压、锻造、轧制、拉伸等塑性加工。钽和铌及其合金由于转变温度低，且在室温下有良好的塑性，可采用常规工艺加工。钨、钼及其合金片材、丝材、管材生产工艺有其共同的特点，一般是在加工过程中进行再结晶退火，其后采用消除应力退火以使成品具有低的转变温度;钨和钼对间隙元素溶解度极小、污染层很薄，可在保护气氛(如氢气)中加热后，直接在空气中进行高温塑性加工。钽和铌对氮和氧有较大的溶解度，氧、氮含量过高会损害其塑性和加工性能，应避免直接在空气中高温加工，一般需采用包套或涂层。

近年来，定向凝固技术用于熔铸难熔金属间复合材料，这些复合材料具有替代航空发动机中涡轮机最热部件材料-Ni基超合金的潜力。它们由一种Nb 基固溶体(保证室温韧性)和Nb的硅化物，如Nb3Si和Nb5Si3(保证高温强度)组成，其中加入一些其它合金元素用以改善抗氧化性或改变硅化物的类型。这些复合材料已采用许多方法制备，如物理气相沉积、箔层压制加工和电弧熔炼等。但是，最有前途的方法之一是定向凝固，因为它给材料中相分布提供了较大的控制空间并可制备粗锭。

Pope等人使用的光象悬浮区域法，即一种定向凝固法。由于沿棒料有一小熔区移动，故这种方法的基本原理非常类似于区域精炼法。当小熔区经过棒料后，定向凝固材料就形成了，其中用水冷室的卤化钨灯进行加热。尽管该方法并未用来制备Nb-Si复合材料，但Pope等人已用定向凝固技术制备了许多金属化合物的锭，并且也在Cr2Nb/Nb复合体系内开展了大量的研究工作。

Bewlay等人证实，在一个水冷球缺形坩埚内采用Czochralski 技术感应悬浮熔炼的合金也能产生定向凝固结构。熔炼时将籽晶加入熔体且慢慢拉锭，从而得到铸锭。采用这种技术在约2300℃的温度下熔炼制备Nb-Si复合材料。

美国田纳西州大学Y.H.He等人也使用定向凝固法制备了Cr-Cr2Ta合金锭。分析结果表明，定向凝固技术能使合金中具有均匀的层状Laves相。这种结构能显著提高合金的室温断裂韧性和高温强度，并降低高温蠕变率，从而实现合金在高温环境下的使用。

粉末技术是制备难熔金属大型件的常规技术。首先将材料压制成型，然后垂熔烧结预型件。烧结后材料可进行常规热机械加工。在白炽灯行业用无挠度钨灯丝压制和烧结工艺的深度研究中，烧结过程也调整材料的成分，以确保钾的含量需求，从而获得无挠度行为。目前，大多数难熔金属合金的研究都采用粉末方法。

热机械加工技术及电子背散射衍射分析技术难熔金属常规的热机械加工技术包括轧制、锻造、模锻和拉拔。钽由于塑性好，在室温下就可加工，而钼和钨，尤其是钨必须在高温下加工，以免开裂。