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2020.02.28
在所有的八十种金属元素中，有四种金属在室温下具有铁磁性（磁性），它们分别是铁、钴、镍、钆（gá）；此外，在超低温下，有五种金属是铁磁性的，它们分别是铽、镝、钬、铒和铥。
因此，并不是只有铁钴镍三种元素具有磁性，那为什么我们都认为只有铁钴镍三种元素具有磁性呢？
居里温度（Curietemperature，Tc），又称磁性转变点，是指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。
温度低于居里温度时，磁性材料有磁性，但一旦温度高于该物质的居里温度，该物质的磁性就会消失，成为顺磁性物质，不具有磁性。
不同磁性材料的居里温度不同，如铁的居里温度为786℃、钴的居里温度为1070℃、镍的居里温度为376℃、钆的居里温度为20℃。
由上可知：钆虽然也可以有磁性，但当温度高于20℃时，磁性就会消失。在地球上，20℃是很常见的温度，甚至算是低温，因此要想保持钆的磁性需要对其严加看护，不然一不小心磁性就会消失，变成一块毫无吸引力的“废铜烂铁”。
此外，作为一种稀土材料，钆在地壳中的含量仅为0.000636％，储量少、开采难度大，注定其难以为众人所知，因此钆很少被列为磁性物质。
虽然在铁磁性材料中难以大放异彩，但在某些特殊领域，钆被寄于重任。
1907年，法国科学家外斯提出了铁磁性假说，较为系统地解释了铁磁现象出现的本质原因和规律，假说大致可分为两点：
铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；
铁磁体自发磁化分成若干个小区域，这些自发磁化至饱和的小区域被称为磁畴，由于各个磁畴的磁场方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以物体对外不显磁性。
从微观上来讲磁性出现的原因就是：
物质由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核中又有质子和中子。核外电子每时每刻都在自旋和“公转”，这两种旋转都会产生磁场，但由于公转产生的磁场紊乱无序，彼此相互抵消。
因此铁磁性物质自发磁化的根源是原子磁矩，而在原子磁矩中起主要作用的又是电子自旋磁矩。
由洪特规则和泡利不相容原理可知：电子总是尽可能以成对、自旋方向相反的方式排列并在核外运动。
自旋方向相反的两个电子产生的磁场可以相互抵消，因此要想产生电子自旋磁矩，在原子的最外层电子中就要有未成对的电子，并且未成对电子越多，电子自旋磁矩越大。
例如：铁有四个未成对电子，钴有三个未成对电子，镍有两个未成对电子。理论上，铁的最大磁矩为4μB，钴的最大磁矩为3μB，镍的最大磁矩为2μB（未成对电子自旋方向相同时有理论最大磁矩）。
按照上述理论，有五个未成对电子的锰，理论最大磁矩为5μB，其磁性应该比铁钴镍的大，但实际上，锰并没有磁性。
由此可见，原子外层有未成对电子并不能保证物质具有铁磁性。
大量的金属原子排列组合形成金属晶体，在形成晶体时，原子之间相互键合，形成不同类型的晶体，如面心立方、体心立方等。
根据键合理论可知，金属原子相互接近形成金属键时，电子云要相互重叠。
对于过渡族金属，原子的3d态与4s态能量相差不大（实际上3d＞4s），它们的电子云的重叠，引起s、d状态电子的再分配。这种作用会释放能量——交换能Eex(与交换积分有关)，交换能可以使相邻原子内3d层未抵消的自旋磁矩同向排列起来，形成一个个磁畴。
量子力学计算表明，当磁性物质内部相邻原子的电子交换积分A为正时(A>0)，一小片区域内的相邻原子的磁矩将同向平行排列，从而实现自发磁化，形成磁畴。
理论计算证明，交换积分A不仅与电子运动状态的波函数有关，而且与原子核之间的距离Rab(点阵常数)和参加交换作用的电子核距核的距离r有关。
只有当原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(未填满的内电子壳层半径)r之比大于3，交换积分才有可能为正。
铁、钴、镍以及某些稀土元素的Rab/r>3，满足自发磁化的条件，于是可形成磁畴，当通以强磁场对这些物质进行磁化过后，它们将会具有磁性。
铬、锰的A是负值，不满足自发磁化的条件，但通过合金化作用，改变其点阵常数，使得Rab/r之比大于3，也可得到铁磁性合金。
当温度升高时，原子间距加大，降低了电子间的交换作用，同时热运动不断破坏原子磁矩的规则取向，直到温度高于居里温度，以致完全破坏了原子磁矩的规则取向，磁畴消失，磁性消失。
综上所述：一种元素要想拥有磁性，要同时满足两个条件：①原子核外有未成对电子，使得原子有电子自旋磁矩；②原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(未填满的内电子壳层半径)r之比大于3，使电子自旋磁矩同向排列，形成磁畴，自发磁化。
要同时满足这两种苛刻条件，肯定不会这么容易，因此在八十种金属中，只有铁钴镍钆等少数几种金属才有磁性。
如果仅仅从原子层面考虑，那么元素周期表中的大部分元素，除了惰性气体氦氖氩氪氙氡之外，所有原子都因存在电子自旋磁矩而具有磁性。
但如果大量原子排列组合形成“宏观可见”的物体，比如金属晶体、原子晶体等，由于大多数原子不能自发磁化，形成不了一个个磁畴，原子的微型磁场相互抵消，使得物体不显磁性。
而如果将具有特殊性质的不同元素组合在一起，采用特殊工艺流程，可以“激发”出原子本来的磁性，使物体显磁性。比如铷铁硼磁铁，就是将钕、铁、硼按照一定比例混合，采取特定工艺流程制造出来的具有强磁性的永磁体材料。
工艺流程：配料→熔炼制锭/甩带→制粉→压型→烧结回火→磁性检测→磨加工→销切加工→电镀→成品。