คุณสมบัติของวัสดุองค์ประกอบความร้อนจำกัดการเลือกให้เหลือเพียงไม่กี่วัสดุ วัสดุที่พบมากที่สุด ได้แก่ โลหะผสมนิกเกิลโครเมียม โลหะผสมเหล็กโครเมียมอะลูมิเนียม โมลิบดีนัมซิลิไซด์ และซิลิกอนคาร์ไบด์ วัสดุเหล่านี้สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากความสามารถในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ส่วนอีกกลุ่มประกอบด้วยกราไฟต์ โมลิบดีนัม ทังสเตนและแทนทาลัม วัสดุเหล่านี้ถูกออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงและส่วนใหญ่ใช้ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศหรือเตาเผาที่มีบรรยากาศปราศจากออกซิเจน
โลหะผสม Ni-โครเมียม (Ni-Cr)
เนื่องจากมีความเหนียว ความต้านทานสูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชันแม้ในอุณหภูมิสูง วัสดุประเภทนี้จึงเป็นหนึ่งในวัสดุองค์ประกอบความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย องค์ประกอบทั่วไปของโลหะผสมนิกเกิลโครเมียมคือ 80/20 หรือ 80 เปอร์เซ็นต์ของนิกเกิล โครเมียม 20 เปอร์เซ็นต์ องค์ประกอบอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต เนื่องจากมีความเหนียวสูง จึงมักถูกดึงเข้าไปในเส้นลวดเมื่อใช้เป็นองค์ประกอบความร้อน การใช้งานทั่วไปที่แสดงคุณสมบัตินี้คือเครื่องตัดโฟมลวดร้อน อุณหภูมิความร้อนสูงสุดของลวดนิกเกิลโครเมียมอยู่ที่ประมาณ 1,100 ถึง 1,200 องศา
โลหะผสมเหล็กโครเมียมอลูมิเนียม (Fe-Cr-Al)
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมเฟอร์ริติกเหล็ก-โครเมียม-อะลูมิเนียมประเภทนี้ โดยทั่วไปจะมีโครเมียม 20 ถึง 24 เปอร์เซ็นต์ อะลูมิเนียม 4-6 เปอร์เซ็นต์ และเหล็กเป็นขอบ เมื่อเทียบกับนิกเกิล-โครเมียม ฮีตเตอร์ที่ทำจากเหล็ก-โครเมียม-อะลูมิเนียมมีความยืดหยุ่นและน้ำหนักน้อยกว่า นอกจากนี้ยังสามารถสร้างอุณหภูมิที่สูงกว่าลวดนิกเกิลโครเมียมประมาณ 1,300 ถึง 1,400 องศา เนื่องจากโลหะที่มีธาตุเหล็กเป็นหลัก ราคาของโลหะผสมชนิดนี้จึงผันผวนน้อยกว่า Ni-Cr ซึ่งมีส่วนประกอบของนิกเกิลเป็นส่วนใหญ่ ข้อเสียของการใช้โลหะผสมเหล็กโครเมียมอะลูมิเนียมคือมีความแข็งแรงลดลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น
โลหะผสมเหล็ก-โครเมียม-อะลูมิเนียมสามารถทำให้ดีขึ้นได้ด้วยกระบวนการที่เรียกว่าผงโลหะ ในกระบวนการนี้ แท่งโลหะผสมจะกลายเป็นผงและบีบอัดลงในแม่พิมพ์ จากนั้นจึงนำไปซินเตอร์หรืออัดร้อน (การกดไอโซสแตติกร้อน) ในบรรยากาศที่มีการควบคุมอุณหภูมิเพื่อสร้างพันธะทางโลหะวิทยาโดยไม่ทำให้ผงโลหะหลอมละลายจนหมด การกระจายตัวจะถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสมของโลหะผสมเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จึงช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความเหนียวที่อุณหภูมิสูงขึ้น
โมลิบดีนัมไดซิลิไซด์ (MoSi2)
โมลิบดีนัมไดซิลิไซด์เป็นเซอร์เมตทนไฟ (วัสดุผสมเซรามิก-โลหะ) ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุองค์ประกอบความร้อน เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี จึงเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับเตาเผาอุณหภูมิสูง องค์ประกอบความร้อนโมลิบดีนัมซิลิไซด์ผลิตขึ้นผ่านกระบวนการต่างๆ ที่ต้องใช้พลังงานสูง เช่น การผสมเชิงกล การสังเคราะห์ด้วยการเผาไหม้ การสังเคราะห์แรงกระแทก และการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน
เครื่องทำความร้อน MoSi₂ สามารถทำอุณหภูมิความร้อนได้สูงถึง 1,900 องศา ข้อเสียของการใช้โมลิบดีนัมซิลิไซด์คือความเหนียวต่ำและการคืบที่อุณหภูมิสูงภายใต้สภาพแวดล้อม มันเปราะที่อุณหภูมิห้องและต้องจัดการอย่างระมัดระวัง ความเหนียวที่สูงขึ้นทำได้ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เปราะบางประมาณ 1,000 องศา ในทางกลับกัน อัตราการคืบที่สูงขึ้นจะทำให้องค์ประกอบความร้อนเปลี่ยนรูปได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบ MoSi2 ประเภทที่พบมากที่สุดคือ 2-การออกแบบกิ๊บติดหู ซึ่งมักจะห้อยลงมาจากหลังคาเตาเผาและตั้งอยู่รอบผนังเตา รูปร่างอื่นๆ มักจะใช้ร่วมกับแม่พิมพ์ฉนวนเซรามิกเพื่อให้การรองรับเชิงกลและฉนวนกันความร้อนเป็นแพ็คเกจรวม
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)
นี่คือเซรามิกที่เกิดจากการตกผลึกใหม่หรือปฏิกิริยารวมของเม็ด SiC ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,100 องศา องค์ประกอบความร้อนของซิลิกอนคาร์ไบด์มีรูพรุน (โดยทั่วไปคือ 8-25 เปอร์เซ็นต์ ) ซึ่งบรรยากาศภายในเตาสามารถทำปฏิกิริยาผ่านหน้าตัดของวัสดุได้ องค์ประกอบความร้อนทั้งหมดอาจค่อย ๆ ออกซิไดซ์ ซึ่งทำให้ลักษณะความต้านทานขององค์ประกอบเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป (มักเรียกว่า "การเสื่อมสภาพ") มักต้องใช้การจ่ายแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบตลอดอายุการใช้งานขององค์ประกอบโดย ค่อยๆรักษากำลังขับที่ต้องการขององค์ประกอบ การเสื่อมสภาพนี้จะจำกัดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพขององค์ประกอบความร้อนในท้ายที่สุด
ซิลิกอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตองค์ประกอบความร้อนที่เหมาะกับอุณหภูมิการทำงานที่สูงมาก เซรามิกนี้ไม่มีเฟสของเหลว ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบต่างๆ จะไม่ยุบตัวหรือผิดรูปเนื่องจากการคืบที่อุณหภูมิใดๆ และไม่จำเป็นต้องมีการรองรับภายในเตาเผา ซิลิคอนคาร์ไบด์จะระเหิดโดยตรงที่อุณหภูมิประมาณ 2,700 องศา นอกจากนี้ยังเฉื่อยทางเคมีต่อของไหลในกระบวนการส่วนใหญ่และมีความแข็งแกร่งสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เครื่องทำความร้อนซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถเข้าถึงอุณหภูมิความร้อนได้ประมาณ 1,600 ถึง 1,700 องศา
กราไฟท์
กราไฟต์เป็นแร่ธาตุที่ประกอบด้วยคาร์บอนซึ่งอะตอมถูกจัดเรียงเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยม แร่ธาตุนี้ยังอยู่ในรูปสังเคราะห์ เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี กราไฟต์สามารถสร้างความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 องศา ที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อความร้อนและจะไม่เปราะแม้หลังจากรอบการทำความร้อนและการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว ข้อเสียเปรียบหลักของการใช้กราไฟต์คือออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิประมาณ 500 องศา การใช้อย่างต่อเนื่องภายในช่วงนี้จะนำไปสู่การใช้วัสดุในที่สุด องค์ประกอบความร้อนกราไฟท์มักใช้ในเตาเผาสุญญากาศที่ออกซิเจนและก๊าซอื่นๆ ถูกปล่อยออกจากห้องทำความร้อน การขาดออกซิเจนป้องกันการเกิดออกซิเดชั่นไม่เพียงแต่กับโลหะที่หลอมเหลวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบความร้อนด้วย กราไฟต์สามารถใช้สำหรับการปิดผนึกฟิล์ม ทำเป็นฟิล์มความร้อนไฟฟ้าคาร์บอนคริสตัล ฟิล์มฟิล์มความร้อนไฟฟ้ากราฟีน และผลิตภัณฑ์เครื่องทำความร้อนฟิล์มอื่น ๆ
