轻金属

19世纪后期的另一个重要发展是从矿石中大规模分离出铝和铝镁．在本世纪初，一些科学家制造了少量的这种轻金属，但最成功的是亨利-Étienne圣克莱尔德维尔他在1855年发明了一种方法，用钠还原冰晶石(铝和钠的双重氟化物)金属铝和氟化钠的过程但是，当美国化学家汉密尔顿·扬·卡斯纳研制出一种新型的化学试剂后，成本大大降低了电解池在1886年生产了更便宜的钠。然而，与此同时，查尔斯·m·霍尔在美国而且Paul-Louis-Toussaint Heroult在法国，他们宣布了基本相同的铝提取工艺，也是基于电解。的使用Hall-Heroult过程在工业规模上依赖于存储的更换电池采用旋转式动力发电机;直到今天，它基本上没有改变。

焊接

最重要的变化之一是技术熔焊是20世纪引入金属制造的重要技术之一。在此之前，主要的连接工艺是铆接和锻焊。两者都有规模上的限制，尽管它们可以用来建造坚固的建筑物。1895年亨利-路易·勒夏特列声明温度氧乙炔火焰的温度为3500°C(6300°F)，比已经在小规模钎焊和焊接中使用的氢氧火焰高约1000°C。第一个实用的氧乙炔炬于1901年生产出来，从含有溶解在丙酮中的乙炔的钢瓶中提取乙炔。随着氧气以更低的成本获得，氧气切割和氧乙炔焊接成为制造结构的既定程序钢组件。

连接处的金属也可以被熔炼电弧和一个用碳作为a的过程负电极而工件作为一个积极的第一次成为商业利益大约1902年。从涂覆的金属电极上划出弧线，使其熔化到连接处，这种方法于1910年问世。虽然直到大约20年后才被广泛使用，但它的各种形式现在是大部分熔焊的原因。

金相学

20世纪见证了冶金学从一门艺术或工艺逐步转变为一门科学纪律然后是更广泛的学科的一部分材料科学．在萃取冶金学中，已有化学热力学、动力学和化学化学的应用化学工程，这使得更好地理解、控制和改进现有过程以及生成新过程成为可能。在物理冶金学中，对宏观结构、微观结构和原子结构与物理和机械性能之间关系的研究已经从金属扩展到其他材料，如金属陶瓷、聚合物和复合材料。

这种更深刻的科学认识很大程度上来自于检验金属结构的微观金相学技术的不断改进。第一位真正的金相学家是亨利·克利夫顿·索比他在19世纪60年代将光学显微镜应用于岩石和陨石等材料的抛光表面。索比最终成功地制作了显微照片记录，到1885年，金相学的价值得到了广泛的重视欧洲，尤其要注意钢的结构。例如，有最终的接受，基于显微证据和确认的引进x射线衍射由威廉·亨利和威廉·劳伦斯·布拉格在1913年提出的同素同异形铁以及它与钢的硬化的关系。在随后的几年里，有进步原子理论固体的;这导致了一个概念，在非塑性材料，如玻璃，断裂是由传播在金属中，由于位错或原子排列中的缺陷通过晶体基体而发生变形。这些概念的证明来自发明以及电子显微镜;更强大的场离子显微镜和高分辨率电子显微镜现在可以检测单个原子的位置。

物理冶金学发展的另一个例子是一项革命性的发现铝在20世纪。原来，大多数铝被用于铸造合金，但经时效硬化的发现阿尔弗雷德·威尔姆1906年在柏林产生了这种材料的强度是原来的两倍，但变化很小重量．在威尔姆过程中，一种溶质，如镁或铜是否陷入过饱和坚实的解决方案，不允许沉淀出来，由淬火铝从较高的温度而不是慢慢冷却它。相对较软的铝合金这种结果可以机械形成，但是，当放在室温下或在低温下加热时，它会硬化和增强。由于铜是溶质，这种材料就有了商品名硬铝．上述金相学的进步最终使人们认识到，时效硬化是由非常细的金属分散引起的沉淀从过饱和固溶体;这限制了对晶体变形至关重要的位错的运动，从而提高了金属的强度。沉淀硬化原理已应用于大量合金的强化。