金属工学
金属材料の性質はその原子レベルの不純物から、比較的大きい結晶粒や組織が大きく支配する。金属工学のうち材料のミクロな原子格子レベルの研究を行う分野が結晶学、比較的マクロな結晶粒や組成、組織を研究する分野が材料組織学である。
一例を挙げると、純金属は軟らかいため大部分の金属は鋼・黄銅・ジュラルミンのように合金の形で使用されるが、結晶学では合金元素の侵入に伴う格子のゆがみや転位を研究するのに対し、材料組織学では顕微鏡で観察できるような組織を研究する。
特に、鋼として知られる重要なFe-C二元系合金についてはよく研究されてきた。現在では、様々な合金の平衡状態図という合金設計のための地図が整備されてきている。
精錬工学は、鉱物など金属の酸化物から純粋な金属に抽出する方法を研究する。抽出するためには、金属酸化物から金属にするために、物理化学的または電気化学的な方法で還元する。現在のチタンの抽出方法は高価なため、より安価な抽出方法を追求する研究がなされている。
金属精錬は水系溶媒の使用の有無や電気化学的に抽出するかどうかで以下のようにわけることができる。
金属を加熱処理などにより金属を得る精錬。水系の溶液を使わない精錬一般を指す。鉄のコークスによる還元が代表例である。