Eine Legierung ist ein metallischer Werkstoff, der aus mindestens zwei chemischen Elementen besteht, von denen mindestens eines ein Metall ist. Ziel der Legierungsbildung ist die gezielte Einstellung von Mikrostruktur und Eigenschaften, die mit reinen Metallen nicht erreichbar sind, etwa erhöhte Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit oder funktionale Effekte wie Formgedächtnis.

Legierungen werden häufig nach ihrer Hauptkomponente klassifiziert, z. B. Aluminium‑, Magnesium‑, Titanlegierungen, austenitische Edelstähle oder Nickelbasis‑Superlegierungen. Moderne Klassen wie High‑Entropy‑Legierungen erweitern das Konzept, indem mehrere Hauptelemente in vergleichbaren Anteilen kombiniert werden.

Aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht sind das Phasengleichgewicht (beschrieben durch Zustandsdiagramme), die Mikrostruktur (z. B. Mischkristalle, Intermetallische Phasen, Ausscheidungen) und die Verfestigungsmechanismen (Mischkristall‑, Ausscheidungs‑, Korngrenzen‑ und Umwandlungsverfestigung) zentral. Durch gezielte Wärmebehandlung und thermomechanische Prozesse wird die resultierende Gefügeausbildung und damit das Eigenschaftsprofil eingestellt.

Beispiele sind aushärtbare Aluminiumlegierungen für Leichtbau, Titanlegierungen mit hoher spezifischer Festigkeit, Nickelbasis‑Superlegierungen für Turbinen oder Formgedächtnislegierungen auf NiTi‑Basis mit martensitischer Umklappumwandlung. Legierungsdesign ist heute stark daten‑ und modellgetrieben (CALPHAD, Machine Learning) und bildet die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Hochleistungswerkstoffe.