合金中溶質含量超過溶劑的溶解度后，會出現新相。這個新相可能是另一種固溶體，也可能是晶格類型和性能完全不同于任一組元的新相，稱為金屬化合物。一般可用化學分子式表示，如Fe3 C，TiC，CuZn等。

金屬化合物一般具有熔點高、硬度高、脆性大的特點，在合金中主要作為強化相，如Fe3 C在鋼中存在，將使鋼的強度、硬度、耐磨性提高，但使鋼的塑性和韌性下降。因此，利用改變金屬化合物的數量、形狀、大小和分布來提高金屬材料的力學性能，也是強化金屬材料的重要途徑之一。

由于化合物的結合鍵及晶格類型的多樣性，使它具有許多特殊的物理化學性能，其中已有不少正在開發應用，作為新的功能材料和耐熱材料，對現代科學技術的進步起著重要的推動作用。例如具有半導體性能的砷化鎵（GaAs），其性能已遠遠超過正在廣泛應用的硅半導體材料，目前正應用在發光二極管的制造上，作為超高速電子計算機的元件已引起了世界的關注。此外，還有記憶合金NiTi和CuZn、核反應堆材料Zr3 Al以及作為新一代能源的儲氫材料LaNi5等。