合金中溶质含量超过溶剂的溶解度后，会出现新相。这个新相可能是另一种固溶体，也可能是晶格类型和性能完全不同于任一组元的新相，称为金属化合物。一般可用化学分子式表示，如Fe3 C，TiC，CuZn等。
金属化合物一般具有熔点高、硬度高、脆性大的特点，在合金中主要作为强化相，如Fe3 C在钢中存在，将使钢的强度、硬度、耐磨性提高，但使钢的塑性和韧性下降。因此，利用改变金属化合物的数量、形状、大小和分布来提高金属材料的力学性能，也是强化金属材料的重要途径之一。
由于化合物的结合键及晶格类型的多样性，使它具有许多特殊的物理化学性能，其中已有不少正在开发应用，作为新的功能材料和耐热材料，对现代科学技术的进步起着重要的推动作用。例如具有半导体性能的砷化镓（GaAs），其性能已远远超过正在广泛应用的硅半导体材料，目前正应用在发光二极管的制造上，作为超高速电子计算机的元件已引起了世界的关注。此外，还有记忆合金NiTi和CuZn、核反应堆材料Zr3 Al以及作为新一代能源的储氢材料LaNi5等。
