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为什么自然界的铁，钴，镍三种元素具有磁性
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：掌控磁性材料磁性有无的临界温度
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。
钆有最高的热中子俘获面，可用作核反应堆的控制棒和中子吸收棒。由于一种材料在受到磁场作用成为磁性组织时放热，磁性消失是又会吸热，利用这一性质，用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温。世间金属八十种，为何偏偏只有铁钴镍钆之原子核外要有未成对的电子
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。
世间金属八十种，为何偏偏只有铁钴镍钆之相邻原子间距与未填满的内电子层的半径之比大于3
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。
为什么高温可使磁性组织消磁？
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。
其中配料是基础，烧结回火是关键。
金属钛的用途是什么
金属钛是一种银白色的金属，而用金属钛制造飞机是从本世纪50年代才开始的。随着航空、航天工业的发展，它的用途是越来越大，是制造飞机、火箭、飞船、导弹、卫星等最好的材料。钛和钛合金的韧性特别好，硬度可以跟钢铁匹敌，所以它们的机械强度明显地优于其他的合金材料，相比较而言，是最理想的高强度材料。
钛的密度比较小，属于轻金属，只有钢铁的一半左右，用钛合金来代替目前飞机结构中大量使用的合金钢材，可以减轻重量40%左右。这又是钛的一个优越性。钛在常温下十分稳定，不怕强酸强碱的腐蚀，耐腐蚀的性能是所有金属中最好的，即使把它浸在王水里，它也毫不在乎。所以，钛合金有着比不锈钢更强的抗腐蚀性能。
钛和钛合金还有一种特殊的耐缝隙腐蚀的性能。相同的金属或不相同的金属，以及金属跟非金属之间，连接在一起时，它们之间的缝隙往往特别容易被腐蚀，致使连接着的零件松动，整个设备遭到损坏。如采用钛和钛合金，则可以避免这种缝隙腐蚀。当钛合金被焊接后，在焊接的接头点，钛合金的性能基本上没有改变。即使是薄片形状的钛合金也是这样。
要把一架飞机装配起来，需要钢制螺钉和铆钉上万个。如果换成钛合金的螺钉和铆钉，除了重量明显的减轻，在紧固性能、焊接性能和强度上都有明显的提高。有人曾经作过试验，一架飞机经过1669次起落，飞行时间1469小时以上，飞机上钛铆钉的性能仍然完全良好。
钛和钛合金除了有以上的各种性能外，它们的最大优点，还表现在它有极大的热稳定性。由于钛在1725℃才熔化，是高熔点的金属，所以用钛做航空发动机就十分合适。航空发动机的零部件工作需在高温、高压、高转速条件下必须达到几千小时的工作寿命，这航空材料的要求非常高。经长期研究，中国在新型航空航天材料钛合金方面取得重大跨越性突破，而钛合金主要用于制造航空发动机压气机叶片、盘和机匣等零件。这些零件要求材料在高温300℃～600℃的工作条件下具有较高的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度、持久强度和组织稳定性。
中国钛的储存量不是少，而是资源十分的丰富;资料显示中国钛资源总量9.6亿吨，居世界之首，占世界探明储量的38.8%，主要集中在四川、云南、广东、广西及海南等地，现在落后的主要是在钛材料的深加工上。
铜是外太空金属吗
铜不是太空金属，太空金属是铁，铜的元素符号Cu，是地球上的稀有金属，产自于铜矿石，而铁的元素符号Fe，凡化合物星球的内核是铁。
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