خواص مواد عنصر گرما انتخاب را به چند ماده محدود می کند. متداول ترین مواد عبارتند از نیکل-کروم، آلیاژ آهن-کروم-آلومینیوم، سیلیسید مولیبدن و کاربید سیلیکون. این مواد به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا می توانند در دماهای بالا کار کنند. گروه دیگر شامل گرافیت، مولیبدن، تنگستن و تانتالم است. این مواد در دماهای بالا اکسید می شوند و بیشتر در محیط های خلاء یا کوره هایی با اتمسفر بدون اکسیژن استفاده می شوند.
آلیاژ نیکل کروم (Ni-Cr).
این نوع به دلیل شکلپذیری، مقاومت بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون حتی در دماهای بالا، یکی از پرمصرفترین مواد المنت حرارتی است. رایج ترین ترکیب آلیاژهای نیکل کروم 80/20 یا 80 درصد نیکل، 20 درصد کروم است. سایر ترکیبات به سازنده بستگی دارد. به دلیل شکل پذیری بالا، اغلب هنگام استفاده به عنوان عنصر گرمایش به داخل سیم کشیده می شود. یک کاربرد رایج که این ویژگی را نشان می دهد، برش های فوم سیم داغ است. حداکثر دمای گرمایش سیم نیکل کروم حدود 1100 تا 1200 درجه است.
آلیاژ آهن-کروم-آلومینیوم (Fe-Cr-Al).
ترکیب شیمیایی این نوع آلیاژ آهن-کروم-آلومینیوم فریتی معمولاً 20 تا 24 درصد کروم، 4-6 درصد آلومینیوم و آهن به عنوان حاشیه است. در مقایسه با نیکل-کروم، بخاری های آهن-کروم-آلومینیوم انعطاف پذیر و وزن کمتری دارند. آنها همچنین می توانند دمای بالاتری نسبت به سیم نیکل کروم، در حدود 1300 تا 1400 درجه تولید کنند. با توجه به فلزی که بر پایه آهن دارد، قیمت این آلیاژ کمتر از Ni-Cr که عمدتاً از نیکل تشکیل شده است، نوسان دارد. عیب استفاده از آلیاژهای آهن-کروم-آلومینیوم کاهش استحکام در دماهای بالاتر است.
آلیاژهای آهن-کروم-آلومینیوم را می توان با فرآیندی به نام متالورژی پودر بهتر ساخت. در این فرآیند شمش های آلیاژی به پودر تبدیل شده و به قالب فشرده می شوند. سپس آن را زینتر یا پرس گرم (پرس ایزواستاتیک داغ) در یک اتمسفر کنترل شده با دما برای ایجاد یک پیوند متالورژیکی بدون ذوب کامل فلز پودر شده، می کنند. پراکندگیها به مخلوط آلیاژ اضافه میشوند تا خواص مکانیکی مواد را افزایش دهند و در نتیجه استحکام و چقرمگی بیشتری در دماهای بالاتر ایجاد کنند.
دی سیلیس مولیبدن (MoSi2)
دی سیلیسید مولیبدن یک سرم نسوز (کامپوزیت سرامیک-فلز) است که عمدتاً به عنوان ماده گرمایش استفاده می شود. به دلیل نقطه ذوب بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب، این ماده ایده آل برای کوره های با دمای بالا است. عناصر گرمایش سیلیسید مولیبدن از طریق انواع فرآیندهای انرژی بر مانند آلیاژسازی مکانیکی، سنتز احتراق، سنتز ضربه ای و پرس ایزواستاتیک گرم تولید می شوند.
بخاری های MoSi2 می توانند دمای گرمایش تا 1900 درجه را بدست آورند. از معایب استفاده از سیلیسید مولیبدن، چقرمگی کم و خزش در دمای بالا در شرایط محیطی است. در دمای اتاق شکننده است و باید با دقت بسیار مورد استفاده قرار گیرد. چقرمگی بالاتر در دمای انتقال سخت تر و شکننده در حدود 1،{5}} درجه به دست می آید. از طرف دیگر، سرعت خزش بیشتر باعث می شود عنصر گرمایش به راحتی در دماهای بالا تغییر شکل دهد. متداول ترین نوع عنصر MoSi2، طرح گیره موی دسته ای است که معمولاً از سقف کوره آویزان شده و در اطراف دیواره کوره قرار دارد. اشکال دیگر اغلب در ترکیب با قالبهای عایق سرامیکی برای ارائه پشتیبانی مکانیکی و عایق حرارتی به عنوان یک بسته یکپارچه استفاده میشوند.
کاربید سیلیکون (SiC)
این یک سرامیک است که از تبلور مجدد یا ترکیب واکنش دانه های SiC در دمای بالاتر از 2100 درجه تولید می شود. عناصر گرمایش کاربید سیلیکون متخلخل هستند (معمولاً 8-25 درصد) که در آن اتمسفر داخل کوره می تواند از طریق مقطعی از مواد واکنش نشان دهد. کل عنصر گرمایش ممکن است به تدریج اکسید شود، که باعث می شود ویژگی های مقاومت عنصر در طول زمان افزایش یابد (اغلب به عنوان "پیری" نامیده می شود) یک منبع ولتاژ متغیر اغلب برای افزایش ولتاژ عنصر در طول عمر عنصر مورد نیاز است به تدریج توان خروجی مورد نظر عنصر را حفظ می کند. این پیری در نهایت عمر و عملکرد عنصر گرمایش را محدود می کند.
کاربید سیلیکون دارای خواص بسیاری است که آن را برای ساخت عناصر گرمایشی مناسب برای دمای عملیاتی بسیار بالا مناسب می کند. این سرامیک فاز مایع ندارد. به این معنی که المان ها در اثر خزش در هیچ دمایی آویزان نمی شوند و تغییر شکل نمی دهند و در داخل کوره نیازی به پشتیبانی نیست. کاربید سیلیکون به طور مستقیم در دمای حدود 2700 درجه تصعید می شود. علاوه بر این، از نظر شیمیایی نسبت به اکثر سیالات فرآیند بی اثر است و دارای سفتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایینی است. بخاری های کاربید سیلیکون می توانند به دمای حدود 1600 تا 1700 درجه حرارت برسند.
گرافیت
گرافیت یک ماده معدنی متشکل از کربن است که در آن اتم ها در یک ساختار شش ضلعی قرار گرفته اند. این ماده معدنی به شکل مصنوعی نیز رسانای خوبی برای گرما و الکتریسیته است. گرافیت می تواند در دمای بالاتر از 2،{1}} درجه گرما تولید کند. در دماهای بالا مقاومت آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. علاوه بر این، می تواند شوک حرارتی را تحمل کند و حتی پس از چرخه های گرمایش و سرمایش سریع شکننده نخواهد شد. عیب اصلی استفاده از گرافیت این است که در دمای حدود 500 درجه به راحتی اکسید می شود. ادامه استفاده در این محدوده در نهایت منجر به مصرف مواد می شود. عناصر گرمایش گرافیت اغلب در کوره های خلاء که در آن اکسیژن و سایر گازها از محفظه گرمایش تخلیه می شود استفاده می شود. کمبود اکسیژن نه تنها از اکسید شدن فلز مذاب، بلکه خود عنصر گرم کننده نیز جلوگیری می کند. گرافیت را می توان برای آب بندی فیلم، ساخته شده به فیلم گرمایش الکتریکی کریستال کربن، فیلم فیلم گرمایش الکتریکی گرافن و سایر محصولات بخاری فیلم استفاده کرد.
