Molibden Disilicid (MoSi2)
Molibden disilicid este un cermet refractar (compozit ceramic-metalic) utilizat în principal ca material element de încălzire. Acesta este un material de dorit pentru cuptoare de înaltă temperatură datorită punctului său de topire ridicat și rezistenței bune la coroziune. Elementele de încălzire silicide molibden sunt produse prin diverse procese mari consumatoare de energie, ar fi aliajul mecanic, sinteza combustiei, sinteza șocurilor și presarea izostatică la cald.
Încălzitoarele de tip MoSi₂ pot atinge temperaturi de încălzire de până la 1.900°C. Dezavantajele pentru utilizarea silicidei de molibden sunt rezistența scăzută la condițiile ambientale și fluaj de temperatură ridicată. Fragilitatea sa la temperatura camerei necesită o manipulare foarte atentă. Tenacitatea crescută se obține la temperatura de tranziție fragil-ductilă în jurul valorii de 1.000°C. O rată mai mare de fluaj, pe de altă parte, determină elementul de încălzire să se deformeze cu ușurință la temperaturi ridicate. Cel mai comun tip de element MoSi2 este un design ac de păr cu 2 coadă, care este de obicei suspendat prin acoperișul unui cuptor, și situat în jurul pereților cuptorului. Alte forme sunt disponibile adesea combinate cu foste de izolare ceramică, care oferă atât suport mecanic și izolație termică ca un pachet integrat.
Carbură de siliciu (SiC)
Acesta este un tip de ceramică produsă prin recristalizare sau lipirea de reacție a boabelor SiC la temperaturi de peste 2.100°C. Elementele de încălzire din carbură de siliciu sunt corpuri poroase (de obicei 8-25%) în cazul în care atmosfera cuptorului poate reacționa prin secțiunea transversală a materialului. Întregul element de încălzire poate fi oxidat treptat, ceea ce duce la o creștere a proprietăților de rezistență electrică ale elementelor în timp (denumită în mod obișnuit "îmbătrânire") O sursă de tensiune variabilă este de obicei necesară pentru a menține puterea dorită de ieșire a elementelor prin creșterea treptată a tensiunii la elemente în timpul duratei lor de viață. Această îmbătrânire limitează în cele din urmă durata de viață și performanța elementului de încălzire.
Carbură de siliciu are multe proprietăți care îl fac potrivit pentru a face elemente de încălzire pentru temperaturi foarte ridicate de serviciu. Această ceramică nu are nici o fază lichidă. Ceea ce înseamnă că elementele nu se va sag sau deforma din cauza fluaj la orice temperatură, și nu sunt necesare suporturi în interiorul cuptorului. SiC sublimează direct la temperaturi în jurul valorii de 2.700°C. În plus, este inert chimic din majoritatea fluidelor de proces și are rigiditate ridicată și un coeficient scăzut de expansiune termică. Încălzitoarele din carbură de siliciu pot atinge temperaturi de încălzire de la 1.600 la 1.700°C.
Grafit
Grafitul este un mineral compus din carbon în care atomii sunt aranjați într-o structură hexagonală. Acest mineral, de asemenea, forma sa sintetică, este un bun conductor termic și electric. Grafitul poate genera căldură la temperaturi mai mari de 2.000°C. La temperaturi ridicate, rezistența sa electrică crește semnificativ. În plus, poate rezista la șocuri termice și nu devine fragilă chiar și după cicluri rapide de încălzire și răcire. Principalul dezavantaj al utilizării grafitului este tendința sa de oxidare la temperaturi în jurul valorii de 500°C. Continuarea utilizării la acest interval duce în cele din urmă la consumul de material. Elementele de încălzire cu grafit sunt utilizate de obicei în cuptoarele cu vid, unde oxigenul și alte gaze sunt evacuate din camera de încălzire. Absența oxigenului nu numai că previne oxidarea metalelor topite, ci și elementul de încălzire în sine.
Molibden, Tungsten și Tantal
Acestea sunt metale refractare cu proprietăți similare cu cele ale grafitului atunci când sunt utilizate ca elemente de încălzire. Printre aceste metale, tungsten are cea mai mare temperatură de operare, dar, de asemenea, mai scumpe. În ceea ce privește viabilitatea, molibden este mai popular, deoarece este cel mai puțin scump, dar este încă mai scump decât grafitul. Ca și grafitul, ele pot fi utilizate numai în condiții de vid, deoarece au o afinitate puternică de lipire cu oxigenul și chiar hidrogenul și azotul. Ele încep să se oxideze la temperaturi în jurul valorii de 300 - 500 °C.
Materiale cu coeficient termic pozitiv (PTC)
Material PTC tipic este cauciuc, dar poate fi ceramica, de asemenea. Cauciucul PTC este fabricat din polidimetilsiloxan (PDMS) cu nanoparticule de carbon. Încălzitoarele PTC au o proprietate unică în care încălzitorul menține sau limitează fluxul de curent prin creșterea rezistenței electrice pe măsură ce temperatura crește. Acest lucru face materialul sigur și potrivit pentru utilizarea în îmbrăcăminte. Inițial, încălzitorul atrage putere maximă și se încălzește datorită rezistivității sale. Rezistența materialului crește odată cu creșterea căldurii și apoi acționează ca un izolator. Acest lucru se realizează fără a fi nevoie de nici o buclă de feedback.
