Legierungsentwurf umfasst die systematische Auswahl und Kombination von Legierungselementen, Gefügen und Verarbeitungsrouten zur gezielten Einstellung von Eigenschaften. Mithilfe von Phasendiagrammen, Thermodynamik, Kinetik und CALPHAD-Modellen werden Phasenfraktionen, Ausscheidungen und Texturen vorhergesagt. Moderne Ansätze integrieren Hochdurchsatz-Experimente, dichtefunktionaltheoretische Rechnungen und maschinelles Lernen, um komplexe Systeme, etwa hochentropische Legierungen oder superlegierungsähnliche Werkstoffe, für extreme Betriebsbedingungen zu optimieren.