Nickel-Chrom (Ni-Cr)-Legierung:Eines der am häufigsten verwendeten Materialien für Heizelemente. Nickel--Chrom-Legierungen werden wegen ihrer Duktilität, ihrem hohen spezifischen Widerstand und ihrer hervorragenden Oxidationsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen hoch geschätzt. Es besteht typischerweise aus 80 % Nickel und 20 % Chrom.
Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung:Normalerweise unter der Marke Kanthal bekannt, bestehen ferritische Eisen--Chrom--Aluminiumlegierungen typischerweise aus den folgenden Komponenten: 20 % bis 24 % Chrom, 4 % bis 6 % Aluminium, und die restlichen Teile sind mit Eisen gefüllt. Im Vergleich zu Nickel-Chrom-Legierungen werden diese Legierungen aufgrund ihrer Flexibilität und geringeren Dichte bevorzugt.
Molybdändisilizid: Molybdändisilizid ist eine feuerfeste Metallkeramik (Keramik--Metallverbundwerkstoff) und wird hauptsächlich als Heizelementmaterial verwendet. Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts und seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit eignet es sich hervorragend für Hochtemperaturöfen. Molybdändisilizid-Heizelemente werden durch verschiedene energieintensive Methoden hergestellt, darunter mechanisches Legieren, Verbrennungssynthese, Schlagsynthese und heißisostatisches Pressen. Ihre Temperatur kann 1.900 Grad erreichen. Sie haben jedoch Nachteile wie eine geringe Zähigkeit bei Umgebungstemperatur und eine Anfälligkeit für Hochtemperaturkriechen. Bei Raumtemperatur ist Molybdändisilizid sehr spröde und erfordert eine sorgfältige Handhabung.
Heizelemente aus SiliziumkarbidSie bestehen aus Keramik, die durch Rekristallisation oder Reaktion bei Temperaturen über 2.100 Grad gebildet wird, um SiC-Körner zu verbinden. Diese Elemente sind normalerweise porös (8–25 %) und ermöglichen eine Wechselwirkung der Atmosphäre im Ofen mit dem Material. Im Laufe der Zeit können die Heizelemente allmählich oxidieren, was ihre Widerstandsfähigkeit während eines als „Alterung“ bezeichneten Prozesses erhöht. Um eine stabile Leistungsabgabe aufrechtzuerhalten, werden in der Regel Netzteile mit variabler Spannung verwendet, um die Spannung mit zunehmendem Alter der Elemente schrittweise zu erhöhen. Dieser Alterungsprozess schränkt letztendlich die Lebensdauer und Leistung der Heizelemente ein.
Graphit, ein Mineral aus Kohlenstoff mit hexagonaler Atomstruktur, das ein ausgezeichneter Wärme- und Stromleiter ist. Es kann Temperaturen von über 2.000 Grad erzeugen. Bei hohen Temperaturen erhöht sich sein Widerstand deutlich. Es hält auch Thermoschocks gut stand und behält seine Elastizität bei, ohne bei schnellen Aufheiz- und Abkühlzyklen spröde zu werden.
Als Heizelemente werden hochschmelzende Metalle verwendetwie Wolfram und Molybdän weisen ähnliche Eigenschaften wie Graphit auf. Wolfram kann bei den höchsten Temperaturen betrieben werden, ist aber auch am teuersten. Molybdän hingegen ist kostengünstiger und wird häufiger verwendet und ist sogar teurer als Graphit. Diese Metalle müssen wie Graphit unter Vakuumbedingungen verwendet werden, da sie eine starke Affinität zu Sauerstoff haben.
Materialien mit positivem Temperaturkoeffizienten:Typische PTC-Materialien sind Gummi und Keramik. PTC-Kautschuk wird üblicherweise aus Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt und mit Kohlenstoffnanopartikeln versetzt. Das Besondere an PTC-Heizungen ist, dass sie den Strom regulieren können, indem sie bei steigender Temperatur den Widerstand erhöhen.
