铁磁性物质,包括铁、钴、镍及其化合物与合金等资料,主要特性是具有很大的「磁化率」,亦即 χ 值为一很大的正数。铁磁性物质与顺磁性物质一样,原子自身都具有「不成对电子」而造成原子的「净磁矩」不为 0。不过铁磁性物质与顺磁性物质有一个非常不同的当地,便是铁磁性物质附近两个原子之磁矩彼此间会有「交互效果」,此交互效果使得附近的磁矩会指向同一方向,这是一种「量子效应」。铁磁性物质的磁性行为可以用「磁域,magnetic domain」的观念来作概述。
每个磁域介于几微米到 1 毫米间
纵使没有外加磁场,铁磁性物质仍具有来自「自旋电子」并且摆放整齐的磁矩。同一个磁域内的磁矩,因磁域中原子磁偶极矩间的强烈「耦合效果」,使得各磁矩相互平行摆放,且指向同一方向,亦即每一个磁域自身便有一饱和磁化值,称为「自生磁化」。这些磁域之间有「磁壁,domain wall」相隔,每一个磁域内包含了数百万个小磁矩。在外加磁场时,不同磁域磁矩之指向并不相同,如图所示,整个铁磁性物质的总磁矩为 0。
因为热能会导致铁磁性物质的磁偶极矩违背完美的平行摆放方法。当温度渐渐升高时,若温度添加至热能大于铁磁性物质的磁偶极矩平行摆放的交换能时,因磁矩遭到热激起的打乱,使得摆放次序开始变得凌乱,这时,铁磁资料的铁磁性消失而转变成「顺磁性」。这个磁性性质发生变化时的温度即称为「居里温度,Curie point,TC」。当铁磁性资料从高温降温至低于「居里温度」时,铁磁性磁域将再构成,资料变回铁磁性。
一般常见的铁磁性资料块材,Fe 的居里温度约为 770℃,Co 的居里温度约为 1,123℃,Ni 的居里温度约为 358℃。以 29Ni/17Co/ Fe 合金的熔点为 1,450℃,换言之,该合金熔化成液态时现已超越「居里温度」,所以不再具有磁性;其熔点为 1,594℃,同样超越居礼温度,所以也不再具备磁性了。