Чисті метали — як солісти: кожен хороший по-своєму, але для справжнього оркестру потрібен ансамбль. Залізо — міцне, але іржавіє. Мідь — чудово проводить струм, але м'яка. Алюміній — легкий, але недостатньо міцний. Рішення — сплави: суміші металів, де компоненти доповнюють один одного. Сталь (Залізо + невелика кількість Вуглецю) у десятки разів міцніша за чисте Залізо. Додайте Хром та Нікель — отримаєте нержавіючу сталь, що не іржавіє. Так працюють сплави: ціле краще за суму частин.
Історія людства — це значною мірою історія сплавів. Бронзова доба (з 3300 до н.е.) почалася, коли люди навчилися плавити Мідь з Оловом — отримана бронза була твердішою за обидва компоненти. Бронзові мечі, інструменти та монети змінили цивілізацію. Потім прийшла Залізна доба — сплав Заліза з Вуглецем (сталь) виявився ще кращим. Сьогодні людство використовує тисячі різних сплавів. Дюралюміній (Al + Cu + Mg) — легкий та міцний, з нього будують літаки. Ніхром (Ni + Cr) — нагрівальні елементи в тостерах та фенах. Припій (Sn + Pb або безсвинцеві аналоги) — з'єднує електронні компоненти.
Чому сплави міцніші за чисті метали? Справа в кристалічній структурі. В чистому металі всі атоми однакового розміру і вишикувані рівними рядами — шари легко ковзають один по одному. Коли ви додаєте атоми іншого розміру, вони «застрягають» між рядами, як камінчики у шестернях, і заважають шарам рухатися. Це явище називається твердорозчинне зміцнення. Сплави — це інженерія на атомному рівні: підбираючи компоненти та їхні пропорції, матеріалознавці створюють матеріали із заданими властивостями — від суперлегких титанових сплавів для космосу до жаростійких суперсплавів для турбін реактивних двигунів.