Šildymo elemento medžiagų savybės susiaurina pasirinkimą iki kelių medžiagų. Dažniausiai naudojamos medžiagos yra nikelio-chromo, geležies-chromo-aliuminio lydinys, molibdeno silicidas ir silicio karbidas. Šios medžiagos gali dirbti aukštoje temperatūroje, nes yra atsparios oksidacijai aukštoje temperatūroje. Kitą grupę sudaro grafitas, molibdenas, volframas ir tantalas. Šios medžiagos oksiduojamos aukštoje temperatūroje ir dažniausiai naudojamos vakuuminėje aplinkoje arba krosnyse, kuriose nėra deguonies.
Ni-chromo (Ni-Cr) lydinys
Dėl savo lankstumo, didelės varžos ir atsparumo oksidacijai net esant aukštai temperatūrai šis tipas yra viena iš plačiausiai naudojamų kaitinimo elementų medžiagų. Dažniausiai nikelio ir chromo lydinių sudėtis yra 80/20 arba 80 procentų nikelio, 20 procentų chromo. Kitos kompozicijos priklauso nuo gamintojo. Dėl didelio lankstumo jis dažnai įtraukiamas į laidą, kai naudojamas kaip šildymo elementas. Dažnas pritaikymas, pasižymintis šia savybe, yra karštos vielos putplasčio pjaustytuvai. Maksimali nikelio-chromo vielos šildymo temperatūra yra apie 1100–1200 laipsnių.
Geležies-chromo-aliuminio (Fe-Cr-Al) lydinys
Šio tipo feritinio geležies, chromo ir aliuminio lydinio cheminė sudėtis paprastai yra nuo 20 iki 24 procentų chromo, 4-6 procentų aliuminio ir geležies. Palyginti su nikelio-chromo, geležies-chromo-aliuminio šildytuvai yra lankstūs ir mažesnio svorio. Jie taip pat gali gaminti aukštesnę temperatūrą nei nikelio-chromo viela, maždaug nuo 1300 iki 1400 laipsnių. Dėl geležies pagaminto metalo šio lydinio kaina svyruoja mažiau nei Ni-Cr, kurį daugiausia sudaro nikelis. Geležies-chromo-aliuminio lydinių trūkumas yra tas, kad jų stiprumas aukštesnėje temperatūroje sumažėja.
Geležies, chromo ir aliuminio lydiniai gali būti geresni naudojant procesą, vadinamą miltelių metalurgija. Šio proceso metu lydinio luitai paverčiami milteliais ir suspaudžiami į formas. Tada jis sukepinamas arba karštas presavimas (karštas izostatinis presavimas) kontroliuojamos temperatūros atmosferoje, kad būtų sukurta metalurginė jungtis visiškai neišlydant metalo miltelių. Į lydinio mišinį dedama dispersijų, kurios pagerina medžiagos mechanines savybes, taip suteikiant papildomo stiprumo ir kietumo esant aukštesnei temperatūrai.
Molibdeno disilicidas (MoSi2)
Molibdeno disilicidas yra ugniai atsparus kermetas (keramikos ir metalo kompozitas), daugiausia naudojamas kaip kaitinimo elemento medžiaga. Dėl aukštos lydymosi temperatūros ir gero atsparumo korozijai tai ideali medžiaga aukštos temperatūros krosnyse. Molibdeno silicido kaitinimo elementai gaminami naudojant įvairius daug energijos reikalaujančius procesus, tokius kaip mechaninis legiravimas, degimo sintezė, smūginė sintezė ir karštas izostatinis presavimas.
MoSi₂ šildytuvai gali pasiekti šildymo temperatūrą iki 1900 laipsnių. Molibdeno silicido naudojimo trūkumai yra mažas kietumas ir aukšta temperatūra esant aplinkos sąlygoms. Kambario temperatūroje jis yra trapus, todėl jį reikia tvarkyti labai atsargiai. Didesnis kietumas pasiekiamas esant trapiai kietai perėjimo temperatūrai, kuri yra maždaug 1,000 laipsnio. Kita vertus, dėl didesnio valkšnumo kaitinimo elementas lengvai deformuojasi aukštoje temperatūroje. Labiausiai paplitęs MoSi2 elemento tipas yra 2-rankenos plaukų segtukas, kuris paprastai pakabinamas ant krosnies stogo ir yra aplink krosnies sieną. Kitos formos dažnai naudojamos kartu su keraminėmis izoliacinėmis formomis, kad būtų užtikrinta mechaninė atrama ir šilumos izoliacija kaip integruotas paketas.
Silicio karbidas (SiC)
Tai keramika, pagaminta perkristalizavus arba reaguojant į SiC grūdelius aukštesnėje nei 2100 laipsnių temperatūroje. Silicio karbido kaitinimo elementai yra porėti (paprastai 8-25 proc.), kuriuose krosnies viduje esanti atmosfera gali reaguoti per medžiagos skerspjūvį. Visas kaitinimo elementas gali palaipsniui oksiduotis, dėl to elemento varžos charakteristikos laikui bėgant didėja (dažnai vadinamos „senėjimu“). Dažnai reikalingas kintamos įtampos tiekimas, kad elemento įtampa padidėtų per visą elemento naudojimo laiką. palaipsniui išlaikant norimą elemento galią. Šis senėjimas galiausiai apriboja kaitinimo elemento tarnavimo laiką ir veikimą.
Silicio karbidas turi daug savybių, dėl kurių jis tinka gaminti kaitinimo elementus, tinkamus itin aukštai darbo temperatūrai. Ši keramika neturi skystos fazės. Tai reiškia, kad elementai nesmunka ir nesideformuoja dėl šliaužimo bet kokioje temperatūroje, o krosnies viduje nereikia jokios atramos. Silicio karbidas yra tiesiogiai sublimuojamas maždaug 2700 laipsnių temperatūroje. Be to, jis yra chemiškai inertiškas daugumai proceso skysčių ir turi didelį standumą bei mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Silicio karbido šildytuvai gali pasiekti maždaug 1600–1700 laipsnių šildymo temperatūrą.
grafitas
Grafitas yra mineralas, sudarytas iš anglies, kuriame atomai yra išdėstyti šešiakampe struktūra. Šis mineralas, taip pat ir savo sintetinės formos, yra geras šilumos ir elektros laidininkas. Grafitas gali generuoti šilumą aukštesnėje nei 2,000 laipsnių temperatūroje. Esant aukštai temperatūrai, jo atsparumas žymiai padidėja. Be to, jis gali atlaikyti šiluminį šoką ir netaps trapus net po greitų šildymo ir aušinimo ciklų. Pagrindinis grafito naudojimo trūkumas yra tai, kad jis lengvai oksiduojasi maždaug 500 laipsnių temperatūroje. Nuolatinis naudojimas šiame diapazone ilgainiui sunaudos medžiagų. Grafitiniai kaitinimo elementai dažnai naudojami vakuuminėse krosnyse, kur iš šildymo kameros išleidžiamas deguonis ir kitos dujos. Deguonies trūkumas neleidžia oksiduotis ne tik išlydytam metalui, bet ir pačiam kaitinimo elementui. Grafitas gali būti naudojamas sandarinimo plėvelei, pagamintas iš anglies kristalo elektrinės šildymo plėvelės, grafeno elektrinės šildymo plėvelės ir kitų plėvelės šildytuvų.
