Sildelementa materiāla īpašības sašaurina izvēli līdz dažiem materiāliem. Visizplatītākie materiāli ir niķeļa-hroma, dzelzs-hroma-alumīnija sakausējums, molibdēna silicīds un silīcija karbīds. Šie materiāli var darboties augstā temperatūrā, jo tie spēj izturēt augstas temperatūras oksidāciju. Otra grupa sastāv no grafīta, molibdēna, volframa un tantala. Šie materiāli tiek oksidēti augstā temperatūrā un galvenokārt tiek izmantoti vakuuma vidē vai krāsnīs ar atmosfēru bez skābekļa.
Ni-hroma (Ni-Cr) sakausējums
Pateicoties plastiskumam, augstajai pretestībai un oksidācijas izturībai pat augstā temperatūrā, šis tips ir viens no visplašāk izmantotajiem sildelementu materiāliem. Visizplatītākais niķeļa-hroma sakausējumu sastāvs ir 80/20 vai 80 procenti niķeļa, 20 procenti hroma. Citas kompozīcijas ir atkarīgas no ražotāja. Tā kā tas ir ļoti elastīgs, to bieži ievelk stieplē, kad to izmanto kā sildelementu. Izplatīta lietojumprogramma, kas demonstrē šo īpašību, ir karsto stiepļu putu griezēji. Niķeļa-hroma stieples maksimālā sildīšanas temperatūra ir aptuveni 1100 līdz 1200 grādi.
Dzelzs-hroma-alumīnija (Fe-Cr-Al) sakausējums
Šāda veida ferīta dzelzs, hroma un alumīnija sakausējuma ķīmiskais sastāvs parasti ir no 20 līdz 24 procentiem hroma, 4-6 procenti alumīnija un dzelzs kā malas. Salīdzinājumā ar niķeļa-hroma, dzelzs-hroma-alumīnija sildītāji ir elastīgi un mazāka svara. Tie var arī radīt augstāku temperatūru nekā niķeļa-hroma stieple, aptuveni 1300 līdz 1400 grādi. Pateicoties tā metālam, kura pamatā ir dzelzs, šī sakausējuma cena svārstās mazāk nekā Ni-Cr, kas galvenokārt sastāv no niķeļa. Dzelzs-hroma-alumīnija sakausējumu izmantošanas trūkums ir tas, ka tiem ir samazināta izturība augstākās temperatūrās.
Dzelzs-hroma-alumīnija sakausējumus var uzlabot, izmantojot procesu, ko sauc par pulvermetalurģiju. Šajā procesā sakausējuma lietņus pārvērš pulverī un saspiež veidnēs. Pēc tam to saķepina vai karsti presē (karstā izostatiskā presēšana) kontrolētā temperatūrā, lai izveidotu metalurģisku saiti, pilnībā neizkausējot pulverveida metālu. Dispersijas tiek pievienotas sakausējuma maisījumam, lai uzlabotu materiāla mehāniskās īpašības, tādējādi piešķirot papildu stiprību un stingrību augstākās temperatūrās.
Molibdēna disilicīds (MoSi2)
Molibdēna disilicīds ir ugunsizturīgs metālkeramikas (keramikas-metāla kompozīts), ko galvenokārt izmanto kā sildelementa materiālu. Pateicoties augstajai kušanas temperatūrai un labai izturībai pret koroziju, tas ir ideāls materiāls augstas temperatūras krāsnīm. Molibdēna silicīda sildelementi tiek ražoti, izmantojot dažādus energoietilpīgus procesus, piemēram, mehānisko sakausēšanu, degšanas sintēzi, trieciensintēzi un karsto izostatisko presēšanu.
MoSi₂ sildītāji var sasniegt sildīšanas temperatūru līdz 1900 grādiem. Molibdēna silicīda izmantošanas trūkumi ir tā zemā stingrība un augstas temperatūras šļūde vides apstākļos. Istabas temperatūrā tas ir trausls, un ar to jārīkojas ļoti uzmanīgi. Lielāka stingrība tiek sasniegta trauslā-izturīgā pārejas temperatūrā, kas ir aptuveni 1,000 grādi. No otras puses, lielāks šļūdes ātrums liek sildelementam viegli deformēties augstā temperatūrā. Visizplatītākais MoSi2 elementa veids ir 2-roktura matadata konstrukcija, kas parasti tiek piekārta no krāsns jumta un atrodas ap krāsns sienu. Citas formas bieži izmanto kombinācijā ar keramikas izolācijas veidnēm, lai nodrošinātu mehānisku atbalstu un siltumizolāciju kā integrētu iepakojumu.
Silīcija karbīds (SiC)
Šī ir keramika, kas iegūta, pārkristalizējot vai reaģējot ar SiC graudiem temperatūrā virs 2100 grādiem. Silīcija karbīda sildelementi ir poraini (parasti 8-25 procenti), kuros atmosfēra krāsnī var reaģēt caur materiāla šķērsgriezumu. Viss sildelements var pakāpeniski oksidēties, kā rezultātā elementa pretestības raksturlielumi laika gaitā palielinās (bieži saukti par "novecošanos"). Bieži vien ir nepieciešama mainīga sprieguma padeve, lai palielinātu elementa spriegumu elementa kalpošanas laikā. pakāpeniski saglabājot elementa vēlamo jaudu. Šī novecošana galu galā ierobežo sildelementa kalpošanas laiku un veiktspēju.
Silīcija karbīdam ir daudz īpašību, kas padara to piemērotu īpaši augstām darba temperatūrām piemērotu sildelementu ražošanai. Šai keramikai nav šķidras fāzes. Tas nozīmē, ka elementi nelīst un nedeformējas šļūdes dēļ jebkurā temperatūrā, un krāsns iekšpusē nav nepieciešams atbalsts. Silīcija karbīds tiek tieši sublimēts aptuveni 2700 grādu temperatūrā. Turklāt tas ir ķīmiski inerts pret lielāko daļu procesa šķidrumu, un tam ir augsta stingrība un zems termiskās izplešanās koeficients. Silīcija karbīda sildītāji var sasniegt sildīšanas temperatūru aptuveni no 1600 līdz 1700 grādiem.
grafīts
Grafīts ir minerāls, kas sastāv no oglekļa, kurā atomi ir sakārtoti sešstūra struktūrā. Šis minerāls, arī tā sintētiskā veidā, ir labs siltuma un elektrības vadītājs. Grafīts var radīt siltumu temperatūrā virs 2,000 grādiem. Augstās temperatūrās tā pretestība ievērojami palielinās. Turklāt tas var izturēt termisko triecienu un nekļūs trausls pat pēc straujiem sildīšanas un dzesēšanas cikliem. Galvenais grafīta izmantošanas trūkums ir tas, ka tas viegli oksidējas aptuveni 500 grādu temperatūrā. Turpmāka lietošana šajā diapazonā galu galā novedīs pie materiāla patēriņa. Grafīta sildelementi bieži tiek izmantoti vakuuma krāsnīs, kur no sildīšanas kameras tiek izvadīts skābeklis un citas gāzes. Skābekļa trūkums neļauj oksidēties ne tikai izkausētajam metālam, bet arī pašam sildelementam. Grafītu var izmantot blīvēšanas plēvei, izgatavot no oglekļa kristāla elektriskās sildīšanas plēves, grafēna elektriskās sildīšanas plēves un citos plēves sildītāja izstrādājumos.
