Vlastnosti materiálu vykurovacieho telesa zužujú výber na niekoľko materiálov. Najbežnejšími materiálmi sú nikel-chróm, železo-chróm-hliníková zliatina, silicid molybdénu a karbid kremíka. Tieto materiály môžu pracovať pri vysokých teplotách kvôli ich schopnosti odolávať vysokoteplotnej oxidácii. Ďalšiu skupinu tvorí grafit, molybdén, volfrám a tantal. Tieto materiály sú oxidované pri vysokých teplotách a väčšinou sa používajú vo vákuovom prostredí alebo peciach s atmosférou bez kyslíka.
Zliatina Ni-chróm (Ni-Cr).
Vďaka svojej ťažnosti, vysokej rezistivity a odolnosti voči oxidácii aj pri vysokých teplotách je tento typ jedným z najpoužívanejších materiálov vykurovacích telies. Najbežnejšie zloženie zliatin niklu a chrómu je 80/20 alebo 80 percent niklu, 20 percent chrómu. Ostatné kompozície závisia od výrobcu. Kvôli svojej vysokej ťažnosti sa často vťahuje do drôtu, keď sa používa ako vykurovacie teleso. Bežnou aplikáciou, ktorá vykazuje túto vlastnosť, sú rezačky peny s horúcim drôtom. Maximálna teplota ohrevu niklovo-chrómového drôtu je asi 1 100 až 1 200 stupňov.
Zliatina železo-chróm-hliník (Fe-Cr-Al).
Chemické zloženie tohto typu feritickej zliatiny železa, chrómu a hliníka je zvyčajne 20 až 24 percent chrómu, 4-6 percent hliníka a železa ako okrajov. V porovnaní s niklovo-chrómovými sú železo-chróm-hliníkové ohrievače flexibilné a majú nižšiu hmotnosť. Môžu tiež produkovať vyššie teploty ako niklovo-chrómový drôt, okolo 1 300 až 1 400 stupňov. Vzhľadom na kov na báze železa cena tejto zliatiny kolíše menej ako Ni-Cr, ktorý pozostáva hlavne z niklu. Nevýhodou použitia zliatin železa, chrómu a hliníka je, že majú zníženú pevnosť pri vyšších teplotách.
Zliatiny železa, chrómu a hliníka sa dajú lepšie vyrobiť procesom nazývaným prášková metalurgia. V tomto procese sa zliatinové ingoty menia na prášok a lisujú sa do foriem. Potom sa speká alebo lisuje za tepla (izostatické lisovanie za tepla) v atmosfére s kontrolovanou teplotou, aby sa vytvorila metalurgická väzba bez úplného roztavenia práškového kovu. Disperzie sa pridávajú do zliatinovej zmesi na zlepšenie mechanických vlastností materiálu, čím sa dodáva dodatočná pevnosť a húževnatosť pri vyšších teplotách.
Molybdén disilicid (MoSi2)
Disilicid molybdénu je žiaruvzdorný cermet (keramicko-kovový kompozit), ktorý sa používa hlavne ako materiál vykurovacieho prvku. Vďaka vysokej teplote topenia a dobrej odolnosti proti korózii je to ideálny materiál pre vysokoteplotné pece. Vyhrievacie prvky silicidu molybdénu sa vyrábajú rôznymi energeticky náročnými procesmi, ako je mechanické legovanie, syntéza spaľovaním, rázová syntéza a izostatické lisovanie za tepla.
Ohrievače MoSi₂ môžu dosiahnuť teplotu ohrevu až 1 900 stupňov. Nevýhody použitia silicidu molybdénu sú jeho nízka húževnatosť a tečenie pri vysokej teplote v podmienkach prostredia. Pri izbovej teplote je krehký a treba s ním zaobchádzať veľmi opatrne. Vyššia húževnatosť sa dosahuje pri teplote krehkého a húževnatého prechodu okolo 1,000 stupňa. Na druhej strane vyššia rýchlosť tečenia spôsobuje ľahkú deformáciu vykurovacieho telesa pri vysokých teplotách. Najbežnejším typom prvku MoSi2 je 2-vlásenka s rukoväťou, ktorá je zvyčajne zavesená na streche pece a umiestnená okolo steny pece. Iné tvary sa často používajú v kombinácii s formovačmi keramickej izolácie na zabezpečenie mechanickej podpory a tepelnej izolácie ako integrovaný balík.
Karbid kremíka (SiC)
Ide o keramiku vyrábanú rekryštalizáciou alebo reakčnou kombináciou zŕn SiC pri teplotách nad 2100 stupňov. Vyhrievacie prvky z karbidu kremíka sú porézne (zvyčajne 8-25 percent), v ktorých môže atmosféra vo vnútri pece reagovať cez prierez materiálu. Celé vykurovacie teleso môže postupne oxidovať, čo spôsobuje, že odporové charakteristiky prvku sa časom zvyšujú (často označované ako "starnutie") Na zvýšenie napätia prvku počas životnosti prvku je často potrebné napájanie s premenlivým napätím. postupné udržiavanie požadovaného výkonu prvku. Toto starnutie v konečnom dôsledku obmedzuje životnosť a výkon vykurovacieho telesa.
Karbid kremíka má mnoho vlastností, vďaka ktorým je vhodný na výrobu vykurovacích telies vhodných pre extrémne vysoké prevádzkové teploty. Táto keramika nemá tekutú fázu. To znamená, že prvky sa neprehýbajú ani nedeformujú v dôsledku tečenia pri akejkoľvek teplote a vo vnútri pece nie je potrebná žiadna podpora. Karbid kremíka je priamo sublimovaný pri teplote okolo 2700 stupňov. Okrem toho je chemicky inertný voči väčšine procesných kvapalín a má vysokú tuhosť a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. Ohrievače z karbidu kremíka môžu dosiahnuť teplotu ohrevu približne 1 600 až 1 700 stupňov.
grafit
Grafit je minerál zložený z uhlíka, v ktorom sú atómy usporiadané do šesťuholníkovej štruktúry. Tento minerál, aj vo svojej syntetickej forme, je dobrým vodičom tepla a elektriny. Grafit môže vytvárať teplo pri teplotách nad 2,000 stupňa . Pri vysokých teplotách sa jeho odolnosť výrazne zvyšuje. Navyše odolá teplotným šokom a neskrehne ani po rýchlych cykloch zahrievania a chladenia. Hlavnou nevýhodou použitia grafitu je, že ľahko oxiduje pri teplotách okolo 500 stupňov. Pokračovanie v používaní v tomto rozsahu nakoniec povedie k spotrebe materiálu. Grafitové vykurovacie telesá sa často používajú vo vákuových peciach, kde sa z vykurovacej komory vypúšťa kyslík a iné plyny. Nedostatok kyslíka zabraňuje oxidácii nielen roztaveného kovu, ale aj samotného vykurovacieho telesa. Grafit sa môže použiť na tesniacu fóliu vyrobenú z uhlíkového kryštálového elektrického vykurovacieho filmu, grafénového elektrického vykurovacieho filmu a iných produktov na ohrev filmu.
