Molybden Disilicide (MoSi2)
Molybden disilicide er en ildfast cermet (keramisk-metallisk kompositt) primært brukt som et varmeelement materiale. Dette er et ønskelig materiale for høytemperaturovner på grunn av det høye smeltepunktet og god korrosjonsbestandighet. Molybden silicide varmeelementer er produsert av ulike energiintensive prosesser som mekanisk legering, forbrenningsyntese, sjokksyntese, og varm isostatisk pressing.
MoSi₂-varmeovner kan oppnå varmetemperaturer opp til 1900 °C. Ulemper for bruk av molybden silicide er dens lave seighet ved omgivelsesforhold og høytemperaturkryp. Dens sprøhet ved romtemperatur krever svært forsiktig håndtering. Økt seighet oppnås ved sin sprø duktile overgangstemperatur rundt 1000 °C. En høyere krypehastighet, derimot, fører til at varmeelementet lett deformeres ved høye temperaturer. Den vanligste typen MoSi2 element er en 2-shank hårnål design, som vanligvis er suspendert gjennom taket av en ovn, og ligger rundt ovnen vegger. Andre former er tilgjengelige ofte kombinert med keramisk isolasjon tidligere som gir både mekanisk støtte og termisk isolasjon som en integrert pakke.
Silisiumkarbid (SiC)
Dette er en type keramikk produsert ved rekrystallisering eller reaksjonsbinding av SiC korn ved temperaturer over 2100 ° C. Silisiumkarbidvarmeelementer er porøse legemer (vanligvis 8-25%) hvor ovnen atmosfæren kan reagere gjennom tverrsnittet av materialet. Hele varmeelementet kan gradvis oksideres, noe som fører til en økning i de elektriske motstandsegenskapene til elementene over tid (ofte referert til som "aldring") En variabel spenningsforsyning er vanligvis nødvendig for å opprettholde ønsket effekt fra elementene ved gradvis å øke spenningen til elementene i løpet av levetiden. Denne aldringen begrenser til slutt levetiden og ytelsen til varmeelementet.
Silisiumkarbid har mange egenskaper som gjør den egnet for å lage varmeelementer for svært høye servicetemperaturer. Denne keramikken har ingen væskefase. Det betyr at elementer ikke vil synke eller deformeres på grunn av kryp ved noen temperatur, og ingen støtter er nødvendig inne i ovnen. SiC direkte sublimates ved temperaturer rundt 2700 ° C. Videre er det kjemisk inert fra de fleste prosessvæsker og har høy stivhet og en lav koeffisient av termisk ekspansjon. Silisiumkarbidovner kan oppnå rundt 1600 til 1700 °C varmetemperaturer.
Grafitt
Grafitt er et mineral som består av karbon hvor atomer er arrangert i en sekskantet struktur. Dette mineralet, også dens syntetiske form, er en god termisk og elektrisk leder. Grafitt kan generere varme ved temperaturer større enn 2000 °C. Ved høye temperaturer øker den elektriske motstanden betydelig. Videre tåler den termiske støt og blir ikke sprø selv etter raske sykluser med oppvarming og kjøling. Den største ulempen med å bruke grafitt er dens tendens til å oksidere ved temperaturer rundt 500 ° C. Fortsatt bruk på dette området resulterer til slutt i forbruket av materialet. Grafittvarmeelementer brukes vanligvis i vakuumovner der oksygen og andre gasser evakueres fra varmekammeret. Fraværet av oksygen forhindrer ikke bare oksidasjon av smeltede metaller, men også selve varmeelementet.
Molybden, Wolfram og Tantal
Dette er ildfaste metaller med lignende egenskaper som grafitt når de brukes som varmeelementer. Blant disse metallene har wolfram den høyeste driftstemperaturen, men også dyrere. Når det gjelder levedyktighet, er molybden mer populært siden det er den minst kostbare, men er fortsatt dyrere enn grafitt. Som grafitt kan de bare brukes i vakuumforhold siden de har en sterk bindingsaffinitet med oksygen og til og med hydrogen og nitrogen. De begynner å oksidere ved temperaturer rundt 300 til 500 °C.
Positive termiske koeffisient (PTC) materialer
Typisk PTC-materiale er gummi, men kan også være keramikk. PTC gummi er laget av polydimetylsiloxane (PDMS) med karbon nanopartikler. PTC-varmeovner har en unik egenskap der varmeren opprettholder eller begrenser strømstrømmen ved å ha økt elektrisk motstand etter hvert som temperaturen øker. Dette gjør materialet trygt og egnet for bruk i klær. I utgangspunktet trekker ovnen full effekt og varmes opp på grunn av sin resistivitet. Materialets motstand øker med den stigende varmen og fungerer deretter som isolator. Dette oppnås uten behov for tilbakemeldingssløyfe.
