Die Legierungsentwicklung umfasst die systematische Konzeption, Auslegung und Optimierung von metallischen Mehrkomponentensystemen mit dem Ziel, definierte Eigenschaftsprofile zu erreichen. Sie verbindet physikalische Metallkunde, Thermodynamik, Kinetik, Prozesswissenschaften und Simulation.

Ausgangspunkt ist in der Regel ein anwendungsgetriebenes Eigenschaftsfenster, z. B. hohe Kriechfestigkeit bei Turbinenwerkstoffen, verbesserte Korrosionsbeständigkeit für maritimen Einsatz oder hohe elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit. Auf Basis thermodynamischer Datenbanken (CALPHAD-Methodik), Phasendiagrammen und ab-initio-Berechnungen werden geeignete Legierungselemente und Konzentrationsbereiche ausgewählt. Dabei sind Löslichkeitsgrenzen, Phasenstabilität, Ausscheidungskinetik, Texturentwicklung sowie Segregations- und Versprödungsphänomene zu berücksichtigen.

Moderne Legierungsentwicklung ist iterativ und multiskalig: Computergestützte Werkstoffdesignansätze („Integrated Computational Materials Engineering“, ICME) werden mit Hochdurchsatz-Experimenten, additiven Fertigungsrouten und in‑situ‑Charakterisierung (z. B. Synchrotron, TEM) kombiniert. Spezifische Klassen wie hochentropische Legierungen, intermetallische Phasen oder nanostrukturierte Al- und Stähle erfordern angepasste Strategien, etwa gezielte Nutzung von Kurz- und Fernordnungszuständen oder kontrollierte Ausscheidungshärtung.

Neben den mechanischen und funktionellen Eigenschaften spielen Prozessierbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten der Legierungselemente sowie Nachhaltigkeitsaspekte (Recyclingfähigkeit, kritische Rohstoffe) eine zunehmende Rolle. Dadurch verschiebt sich die Legierungsentwicklung von einer empirisch dominierten Disziplin hin zu einem datengetriebenen, quantitativ vorhersagbaren Designwerkzeug.