物質的磁性與其內部電子結構有關。反磁性金屬的原子中電子都已成對,正、反自旋的電子數目相等,由電子自旋而產生的磁矩互相抵消,因此原子磁矩為零,故不為外磁場所吸引。順磁性金屬原子中,正反自旋的電子數目不等,原子的磁矩不為零。由於無規則的熱運動,原子磁矩的方向各異。放入磁場時,原子磁矩沿磁場方向取向而略有偏轉,表現出微弱的磁化,除去外磁場,原子磁矩又混亂分布,磁化消失。
鐵磁性的起源和順磁性相似,來自原子中未成對的電子。但在鐵磁性材料內部還存在著稱為“磁疇”的許多局部小區域,在這些小區域內,相鄰的原子磁矩取向一致,趨於相互平等的排列;而各磁疇間的自發磁化方向是無序的,因此整塊材料的巨觀磁矩為零,對外不顯示磁性。當處於磁場中時,各磁疇的磁矩會在一定程度上沿磁場方向排列,這樣,一個磁疇沿磁場順排一次就相當於許多原子磁矩的順排。因此鐵磁性材料與磁場間的相互作用,要比順磁性物質大得多。除去外磁場,各磁疇仍力圖儘可能保持原有磁場存在時所形成的取向,此時磁疇取得的部分順排,就使材料保持有殘留磁性,於是,該材料就“永久”磁化了。用一塊永久鐵摩擦鐵磁材料,即可使之永久磁化。永磁材料的磁性,也可因加熱或猛烈的撞擊使磁疇方向變得無序而被破壞。
金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土-鈷系、鐵-鉻-鈷系和錳-鋁-碳系合金。其中稀土系列已經歷三代。第一代永磁材料是以RECo5為代表(RE表示稀土元素),以SmCo5性能最好;以後出現減少稀土用量的第二代永磁材料Sm2Co17等;80年代開發成功的Nd-Fe-B釹鐵硼是第三代,其中主要成份是鐵(約占2/3),成本顯著降低,性能更好。我國生產的釹鐵硼合金的磁性能,在國際上於領先地位。
磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學等新興技術領域中,有著日益廣泛的套用。