Kütteelemendi materjali omadused kitsendavad valikut mõnele materjalile. Kõige levinumad materjalid on nikkel-kroom, raud-kroom-alumiiniumisulam, molübdeensilitsiid ja ränikarbiid. Need materjalid võivad töötada kõrgel temperatuuril, kuna neil on kõrgel temperatuuril oksüdatsioonile vastupidavus. Teise rühma moodustavad grafiit, molübdeen, volfram ja tantaal. Need materjalid oksüdeeruvad kõrgel temperatuuril ja neid kasutatakse enamasti vaakumkeskkonnas või hapnikuvaba atmosfääriga ahjudes.
Ni-kroomi (Ni-Cr) sulam
Tänu oma elastsusele, suurele takistusele ja oksüdatsioonikindlusele isegi kõrgetel temperatuuridel on see tüüp üks enim kasutatavaid kütteelementide materjale. Nikkel-kroomisulamite kõige levinum koostis on 80/20 või 80 protsenti niklit, 20 protsenti kroomi. Muud koostised sõltuvad tootjast. Suure elastsuse tõttu tõmmatakse see kütteelemendina kasutamisel sageli traadi sisse. Levinud rakendus, millel see omadus on, on kuumtraadivahu lõikurid. Nikkel-kroomtraadi maksimaalne kuumutustemperatuur on umbes 1100–1200 kraadi.
Raua-kroom-alumiiniumi (Fe-Cr-Al) sulam
Seda tüüpi ferriitraud-kroom-alumiiniumisulamite keemiline koostis on tavaliselt 20–24 protsenti kroomi, 4-6 protsenti alumiiniumi ja servadena rauda. Võrreldes nikkel-kroomiga on raud-kroom-alumiinium küttekehad paindlikud ja väiksema kaaluga. Nad võivad toota ka kõrgemaid temperatuure kui nikkel-kroomtraat, umbes 1300–1400 kraadi. Rauapõhise metalli tõttu kõigub selle sulami hind vähem kui Ni-Cr, mis koosneb peamiselt niklist. Raua-kroom-alumiiniumi sulamite kasutamise puuduseks on see, et nende tugevus on kõrgematel temperatuuridel vähenenud.
Raua-kroomi-alumiiniumi sulameid saab paremaks muuta pulbermetallurgiaks nimetatava protsessi abil. Selle protsessi käigus muudetakse legeeritud valuplokid pulbriks ja pressitakse vormidesse. Seejärel paagutatakse või kuumpressitakse (kuum-isostaatpressimine) kontrollitud temperatuuriga atmosfääris, et luua metallurgiline side ilma pulbrilist metalli täielikult sulamata. Sulamissegule lisatakse dispersioone, et parandada materjali mehaanilisi omadusi, andes seeläbi täiendava tugevuse ja sitkuse kõrgematel temperatuuridel.
Molübdeendisilitsiid (MoSi2)
Molübdeendisilitsiid on tulekindel metallkeraamika (keraamika-metalli komposiit), mida kasutatakse peamiselt kütteelemendi materjalina. Kõrge sulamistemperatuuri ja hea korrosioonikindluse tõttu on see ideaalne materjal kõrge temperatuuriga ahjude jaoks. Molübdeensilitsiidkütteelemente toodetakse mitmesuguste energiamahukate protsesside abil, nagu mehaaniline legeerimine, põlemissüntees, löök-süntees ja kuumisostaatiline pressimine.
MoSi₂ küttekehad suudavad saavutada küttetemperatuuri kuni 1900 kraadi. Molübdeensilitsiidide kasutamise puudused on selle madal sitkus ja kõrge temperatuuriga roomamine keskkonnatingimustes. See on toatemperatuuril rabe ja seda tuleb käsitseda väga ettevaatlikult. Suurem sitkus saavutatakse rabeda-sitke üleminekutemperatuuril umbes 1,000 kraadi. Teisest küljest põhjustab kõrgem roomamiskiirus kütteelemendi kergesti deformeerumist kõrgel temperatuuril. Kõige tavalisem MoSi2 elemendi tüüp on 2-käepideme juuksenõel, mis riputatakse tavaliselt ahju katuse küljes ja asub ümber ahju seina. Teisi kujundeid kasutatakse sageli koos keraamiliste isolatsioonivormidega, et pakkuda integreeritud paketina mehaanilist tuge ja soojusisolatsiooni.
Ränikarbiid (SiC)
See on keraamika, mis on toodetud ränikarbiidi terade ümberkristallimisel või reaktsioonikombinatsioonil temperatuuril üle 2100 kraadi. Ränikarbiidist kütteelemendid on poorsed (tavaliselt 8-25 protsenti), milles ahju sees olev atmosfäär võib reageerida läbi materjali ristlõike. Kogu kütteelement võib järk-järgult oksüdeeruda, mis põhjustab elemendi takistusomaduste suurenemist aja jooksul (mida sageli nimetatakse "vananemiseks"). Tihti on vaja muutuva pingetoiteallikat, et elemendi pinget elemendi eluea jooksul suurendada. säilitades järk-järgult elemendi soovitud väljundvõimsuse. See vananemine piirab lõpuks kütteelemendi eluiga ja jõudlust.
Ränikarbiidil on palju omadusi, mis muudavad selle sobivaks ülikõrgete töötemperatuuride jaoks sobivate kütteelementide valmistamiseks. Sellel keraamikal pole vedelat faasi. See tähendab, et elemendid ei vaju ega deformeeru roomamise tõttu ühelgi temperatuuril ning ahju sees ei ole vaja toestada. Ränikarbiid sublimeeritakse vahetult temperatuuril umbes 2700 kraadi. Lisaks on see enamiku protsessivedelike suhtes keemiliselt inertne ning sellel on kõrge jäikus ja madal soojuspaisumistegur. Ränikarbiidist küttekehad võivad saavutada umbes 1600–1700 kraadise küttetemperatuuri.
grafiit
Grafiit on mineraal, mis koosneb süsinikust, milles aatomid on paigutatud kuusnurkse struktuuriga. See mineraal, ka sünteetilisel kujul, on hea soojus- ja elektrijuht. Grafiit võib tekitada soojust temperatuuril üle 2,000 kraadi. Kõrgetel temperatuuridel suureneb selle vastupidavus märkimisväärselt. Lisaks talub see termilist šokki ega muutu rabedaks isegi pärast kiireid kuumutamis- ja jahutustsüklit. Grafiidi kasutamise peamine puudus on see, et see oksüdeerub kergesti temperatuuril umbes 500 kraadi. Jätkuv kasutamine selles vahemikus põhjustab lõpuks materjali kulu. Grafiitkütteelemente kasutatakse sageli vaakumahjudes, kus küttekambrist juhitakse välja hapnikku ja muid gaase. Hapnikupuudus takistab mitte ainult sulametalli, vaid ka kütteelemendi enda oksüdeerumist. Grafiiti saab kasutada kile tihendamiseks, sellest saab valmistada süsinikkristalli elektriküttekile, grafeeni elektriküttekile ja muid kilesoojendustooteid.
