Legierungen sind feste Lösungen oder intermetallische Phasen aus mindestens zwei chemischen Elementen, meist mit einem Metall als Hauptkomponente. Durch Variation der Zusammensetzung und Wärmebehandlung lassen sich Gefüge und damit mechanische, thermische und korrosionsbezogene Eigenschaften gezielt einstellen. Typische Systeme sind Stahl, Aluminium- und Nickelbasislegierungen. Moderne Ansätze umfassen hochentropische Legierungen und präzises Legierungsdesign mittels CALPHAD und ab initio Methoden.