תכונות החומר של גוף החימום מצמצמות את המבחר לכמה חומרים. החומרים הנפוצים ביותר הם ניקל-כרום, סגסוגת ברזל-כרום-אלומיניום, סיליקיד מוליבדן וסיליקון קרביד. חומרים אלה יכולים לעבוד בטמפרטורות גבוהות בגלל יכולתם לעמוד בפני חמצון בטמפרטורה גבוהה. הקבוצה השנייה מורכבת מגרפיט, מוליבדן, טונגסטן וטנטלום. חומרים אלו מתחמצנים בטמפרטורות גבוהות ומשמשים בעיקר בסביבות ואקום או תנורים עם אטמוספרה נטולת חמצן.
סגסוגת Ni-chromium (Ni-Cr).
בשל משיכותו, התנגדות גבוהה ועמידות חמצון גם בטמפרטורות גבוהות, סוג זה הוא אחד מחומרי גוף החימום הנפוצים ביותר. ההרכב הנפוץ ביותר של סגסוגות ניקל-כרום הוא 80/20 או 80 אחוז ניקל, 20 אחוז כרום. קומפוזיציות אחרות תלויות ביצרן. בשל המשיכות הגבוהה שלו, הוא נמשך לעתים קרובות לתוך חוט כאשר הוא משמש כגוף חימום. יישום נפוץ המציג תכונה זו הוא חותכי קצף תיל חם. טמפרטורת החימום המקסימלית של חוטי ניקל-כרום היא בערך 1,100 עד 1,200 מעלות.
סגסוגת ברזל-כרום-אלומיניום (Fe-Cr-Al).
ההרכב הכימי של סוג זה של סגסוגת ברזל-כרום-אלומיניום פריטי הוא בדרך כלל 20 עד 24 אחוז כרום, 4-6 אחוז אלומיניום וברזל כשוליים. בהשוואה לניקל-כרום, מחממי ברזל-כרום-אלומיניום גמישים ומשקלם נמוך יותר. הם יכולים גם לייצר טמפרטורות גבוהות יותר מחוטי ניקל-כרום, בסביבות 1,300 עד 1,400 מעלות. בשל המתכת המבוססת על ברזל, המחיר של סגסוגת זו נע פחות מ-Ni-Cr, המורכב בעיקר מניקל. החיסרון בשימוש בסגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום הוא שהחוזק שלהם מופחת בטמפרטורות גבוהות יותר.
ניתן לשפר סגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום בתהליך הנקרא מתכות אבקה. בתהליך זה, מטילי סגסוגת הופכים לאבקה ונדחסים לתבניות. לאחר מכן הוא מסונט או בכבישה חמה (כבישה איזוסטטית חמה) באווירה מבוקרת טמפרטורה כדי ליצור קשר מתכות מבלי להמיס לחלוטין את המתכת האבקת. לתערובת הסגסוגת מוסיפים פיזור כדי לשפר את התכונות המכניות של החומר, ובכך להקנות חוזק וקשיחות נוספים בטמפרטורות גבוהות יותר.
מוליבדן דיסילידי (MoSi2)
מוליבדן דיסילידי הוא סרמט עקשן (קומפוזיט קרמי-מתכת) המשמש בעיקר כחומר לגוף חימום. בשל נקודת ההיתוך הגבוהה שלו ועמידות קורוזיה טובה, זהו חומר אידיאלי עבור תנורים בטמפרטורה גבוהה. גופי חימום סיליקיד מוליבדן מיוצרים באמצעות מגוון תהליכים עתירי אנרגיה כגון סגסוגת מכנית, סינתזת בעירה, סינתזת השפעה וכבישה איזוסטטית חמה.
מחממי MoSi₂ יכולים להשיג טמפרטורות חימום של עד 1,900 מעלות. החסרונות של שימוש בסיליציד מוליבדן הם קשיחותו הנמוכה והזחילה בטמפרטורה גבוהה בתנאי סביבה. זה שביר בטמפרטורת החדר ויש לטפל בזהירות רבה. קשיחות גבוהה יותר מושגת בטמפרטורת מעבר פריך-קשיח של בסביבות 1,000 מעלות. מצד שני, קצב זחילה גבוה יותר גורם לגוף החימום להתעוות בקלות בטמפרטורות גבוהות. הסוג הנפוץ ביותר של אלמנט MoSi2 הוא 2-עיצוב סיכת ראש של ידית, אשר בדרך כלל תלוי מגג התנור וממוקם מסביב לקיר התנור. צורות אחרות משמשות לעתים קרובות בשילוב עם מתבניות בידוד קרמיות כדי לספק תמיכה מכנית ובידוד תרמי כחבילה משולבת.
סיליקון קרביד (SiC)
זוהי קרמיקה המיוצרת על ידי שילוב מחדש או תגובה של גרגרי SiC בטמפרטורות מעל 2,100 מעלות. גופי חימום סיליקון קרביד הם נקבוביים (בדרך כלל 8-25 אחוזים), שבהם האטמוספרה בתוך התנור יכולה להגיב דרך חתך רוחב של החומר. גוף החימום כולו עלול להתחמצן בהדרגה, מה שגורם לעלייה של מאפייני ההתנגדות של האלמנט עם הזמן (המכונה לעתים קרובות "הזדקנות") לרוב נדרשת אספקת מתח משתנה כדי להגביר את המתח של האלמנט לאורך חיי האלמנט על ידי שמירה הדרגתית על תפוקת הכוח הרצויה של האלמנט. ההזדקנות הזו מגבילה בסופו של דבר את החיים והביצועים של גוף החימום.
לסיליקון קרביד תכונות רבות ההופכות אותו למתאים לייצור גופי חימום המתאימים לטמפרטורות עבודה גבוהות במיוחד. לקרמיקה זו אין פאזה נוזלית. משמעות הדבר היא שהאלמנטים אינם נפולים או מתעוותים עקב זחילה בכל טמפרטורה, ואין צורך בתמיכה בתוך הכבשן. סיליקון קרביד עובר סובלימציה ישירות בטמפרטורה של כ-2,700 מעלות. בנוסף, הוא אינרטי מבחינה כימית לרוב נוזלי התהליך ובעל קשיחות גבוהה ומקדם התפשטות תרמית נמוך. מחממי סיליקון קרביד יכולים להגיע לטמפרטורות חימום של כ-1,600 עד 1,700 מעלות.
גרָפִיט
גרפיט הוא מינרל המורכב מפחמן שבו אטומים מסודרים במבנה משושה. מינרל זה, גם בצורתו הסינתטית, הוא מוליך טוב של חום וחשמל. גרפיט יכול ליצור חום בטמפרטורות מעל 2,000 מעלות. בטמפרטורות גבוהות, ההתנגדות שלו עולה באופן משמעותי. בנוסף, הוא יכול לעמוד בפני זעזועים תרמיים ולא יהפוך שביר גם לאחר מחזורי חימום וקירור מהירים. החיסרון העיקרי של שימוש בגרפיט הוא שהוא מתחמצן בקלות בטמפרטורות סביב 500 מעלות. המשך שימוש בטווח זה יוביל בסופו של דבר לצריכת חומרים. גופי חימום גרפיט משמשים לעתים קרובות בתנורי ואקום שבהם נפלטים חמצן וגזים אחרים מתא החימום. מחסור בחמצן מונע חמצון לא רק של המתכת המותכת, אלא גם של גוף החימום עצמו. גרפיט יכול לשמש לאיטום סרט, עשוי לסרט חימום חשמלי קריסטל פחמן, סרט גרפן לחימום חשמלי ומוצרי חימום סרטים אחרים.
