Mehrere Typen von Vanadium-Metalllegierungen werden industriell für eine Reihe unterschiedlicher Anwendungen hergestellt. Vanadium wird am häufigsten mit Eisen in verschiedenen Stahllegierungen legiert, aber es wird auch mit Materialien wie Titan und Gallium legiert. Vanadiummetall wird wegen seiner hohen Festigkeit und seiner Fähigkeit verwendet, diese Festigkeit bei hohen Temperaturen beizubehalten. Einige Vanadiumlegierungen haben auch andere nützliche Eigenschaften, wie Supraleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Vanadium ist ein silbergraues Metall. Es ist Element 23 im Periodensystem und seine häufigste Form hat ein Atomgewicht von 50.9. Es ist weich und duktil mit einem Schmelzpunkt von 3470°F (1910 °C oder 2183 °K). Es kommt in der Natur nie in reinem Zustand vor und wird für den menschlichen Gebrauch aus Mineralien wie Vanadinit, Magnetit und Karotit gewonnen, meist in Form von Vanadiumoxid (V205), auch Vanadiumpentoxid genannt. Es hat zwei natürliche Isotope, wobei der überwiegende Teil des Vanadiums in Form von Vanadium-51, das stabil ist, und ein kleiner Prozentsatz in Form des radioaktiven Isotops Vanadium-50 vorliegt.
Eine Eisen-Vanadium-Legierung aus mindestens 35 Prozent Vanadium wird Ferrovanadium genannt. Ferrovanadium wird bei der Herstellung von Stählen aus Vanadium und Eisen verwendet, der Hauptverwendung für Vanadiummetall. Diese Stahllegierungen enthalten manchmal auch andere Legierungsmetalle wie Nickel, Aluminium und Chrom.
Das Vanadium verleiht dem Stahl eine höhere Festigkeit und bessere Leistung bei hohen Temperaturen. Vanadiumstähle mit hohem Kohlenstoffgehalt haben sehr geringe Mengen an Vanadium, etwa 0.15 % bis 0.25 %. Schnellarbeitsstähle können einen viel höheren Vanadium-Metallgehalt aufweisen, bis zu 14.5 Prozent. Vanadiumhaltige Stahllegierungen werden häufig in Anwendungen verwendet, die Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern, wie z. B. Schneidwerkzeuge und Motorteile.
Vanadium wird auch in Titanlegierungen verwendet, meist in Kombination mit dem Metall Aluminium. Diese Legierungen, die normalerweise etwa 4 Prozent Vanadium enthalten, sind teuer, können aber eine ausgezeichnete Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, die bei sehr hohen Temperaturen aufrechterhalten wird. Zudem sind sie leicht und korrosionsbeständig. Vanadiumhaltige Titanlegierungen werden häufig für Luft- und Raumfahrt- und Militäranwendungen verwendet, die eine hohe Hitzebeständigkeit erfordern, wie beispielsweise in Motoren und Turbinen sowie in den Motoren von Hochleistungsautomobilen. Sie weisen auch eine hohe Biokompatibilität auf, was bedeutet, dass sie keine toxischen Wirkungen auf lebendes Gewebe haben oder schädliche Reaktionen des Immunsystems verursachen, und werden daher häufig in implantierten medizinischen Geräten verwendet.
Mit Gallium legiertes Vanadium ist eine supraleitende Legierung, die in supraleitenden Magneten verwendet wird. Ein Supraleiter ist ein Material, das bei sehr niedrigen Temperaturen Strom ohne elektrischen Widerstand leitet. Vanadium-Gallium wird bereits bei einer Temperatur von nur 14.2 Kelvin über dem absoluten Nullpunkt (-434.1 °F oder -258.9 °C) supraleitend. Vanadium-Gallium-Legierungen können auch geringe Mengen anderer Elemente wie Niob, Zinn oder Platin enthalten.