합금은 서로 다른 금속 원소들이 섞이면서 결정 구조에 결함을 유발해 변형을 어렵게 만듭니다. 이는 강도, 경도 등의 기계적 성질을 향상시키며, 각 금속의 특성을 조합하여 더 우수한 내식성이나 열적 안정성 등도 얻을 수 있습니다. 결과적으로, 합금은 특정 환경에 맞춘 최적의 성능을 제공할 수 있습니다.
합금 재료가 순수 금속보다 더 나은 기계적 성질을 가지는 이유는 합금 원소들이 금속의 결정 구조에 영향을 주어 재료의 미세구조를 변화시키기 때문입니다. 합금을 형성할 때 다른 원소들이 금속의 격자 구조에 삽입되거나 치환되면서 결정립 경계를 강화하고 불순물 원자가 결함을 방지해 변형이나 파괴에 대한 저항성이 증가합니다. 이러한 원소 간의 상호작용으로 인해 재료는 강도, 경도 피로 저항성 내식성 등이 향상됩니다. 예를 들어 강철에서 탄소가 철의 구조를 강화해 강도가 높아지며 항공기용 합금에서 여러 원소들이 균열 발생을 억제하여 내구성이 개선됩니다.