CN111423237A - 一种金属硅化物与金属复合增强的氮化硅烧结体及其制备方法 - Google Patents

一种金属硅化物与金属复合增强的氮化硅烧结体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属硅化物与金属复合增强的氮化硅烧结体及其制备方法，所述氮化硅烧结体包含氮化硅相和晶界相，所述晶界相包含金属硅化物和金属，其中金属硅化物与金属至少部分以相邻或/和相互包裹的形式存在，所述金属硅化物和金属的总质量占氮化硅烧结体总质量的0.5～40wt%；所述金属硅化物为Fe、Mn、Ni、Co、Cr的硅化物中的至少一种；所述金属为W、Re和含有W或/和Re的合金中的至少一种。

Description

一种金属硅化物与金属复合增强的氮化硅烧结体及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种氮化硅烧结体及其制备方法，具体涉及一种金属硅化物与金属复合增强的氮化硅烧结体及其制备方法，属于材料领域。
背景技术
氮化硅以高强度、高韧性、高抗热震等性能被广泛应用于机械、冶金、航空等领域。其性能取决于氮化硅的致密度、晶粒尺寸分布及长径比、晶界相的性质等。
铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铬(Cr)等的硅化物具有较低的熔点，在烧结过程中能够促进氮化硅传质，加速致密化，增加晶粒长径比，利于氮化硅质体力学性能的提高。然而，这些硅化物本身往往具有比较高的热膨胀系数，在氮化硅质体烧结后冷却过程中容易因收缩过大产生裂纹，而且其拥有比较低的弹性模量，容易造成应力集中，微裂纹和应力集中容易造成氮化硅的强度下降，过高的热膨胀系数也不利于氮化硅烧结体的抗热震性提高。
金属钨(W)、铼(Re)及其合金具有低热膨胀系数、极高的熔点、较高的弹性模量、高温延性断裂等特点，将其单独加入到氮化硅烧结体中在一定范围内可以提高氮化硅烧结体的常温和高温力学性能。然而，W、Re及其合金与氮化硅之间润湿性较差，界面结合不强，容易引起强度降低。由于其较低的热膨胀系数，产生的热失配应力过低也不利于界面处韧性的提高，且添加量过多后烧结性能差，不利于样品的致密化。
发明内容
针对上述问题，本发明首次结合Fe、Mn、Ni、Co、Cr等的硅化物与金属W、Re及其合金的优点，其目的在于提供一种具有良好的抗弯强度、断裂韧性、抗热震性以及高温性能的氮化硅烧结体及其制备方法。
一方面，本发明提供了一种氮化硅烧结体，所述氮化硅烧结体包含氮化硅相和晶界相，所述晶界相包含金属硅化物和金属，其中金属硅化物与金属至少部分以相邻或/和相互包裹的形式存在，所述金属硅化物和金属的总质量占氮化硅烧结体总质量的0.5～40wt％；所述金属硅化物为Fe、Mn、Ni、Co、Cr的硅化物中的至少一种；所述金属为W、Re和含有W或/和Re的合金中的至少一种。
本发明氮化硅烧结体包含氮化硅相和晶界相，所述晶界相包含金属硅化物和金属，其中通过金属硅化物相邻或包裹金属的形式的存在，金属硅化物(Fe、Mn、Ni、Co、Cr等的硅化物)能够有效促进烧结过程的传质作用，改善氮化硅的形貌，而金属(例如，W、Re及其合金)具有低热膨胀系数、极高的熔点、较高的弹性模量、高温延性断裂等特点，对于金属硅化物的高热膨胀系数、低弹性模量起到很好地调节作用，对于应力集中效应以及热失配应力得到有效的控制。此外，W、Re及其合金本身的高熔点以及高温延性断裂能够有效提高烧结体的高温性能。本发明人创造性的发现，仅有金属钨或铼既能满足所需性能，也能实现制备，因此选用金属钨、金属铼、钨铼合金、以及主要成分为前三者之一的合金。
较佳地，所述金属中W和Re的成分之和占金属总体积的60％以上。
较佳地，所述含有W或/和Re的合金为钨铼合金、钨掺铪合金、钨掺二氧化钍中的至少一种。
较佳地，所述金属硅化物与金属至少30wt％以相邻或/和相互包裹的形式存在。主要含义是，以相邻或/和相互包裹的形式存在的金属硅化物与金属的质量，不低于金属硅化物与金属总质量的30wt％。
较佳地，所述金属硅化物与金属形成的相邻相和/或相互包裹相的直径为0.2～200μm。
较佳地，所述金属硅化物和金属的质量比为1:15～10:1，优选为1:10～5:1。
另一方面，本发明还提供了一种如上述的氮化硅烧结体的制备方法，包括：
将金属硅化物称取相应摩尔的Fe粉体、Mn粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体中的至少一种、和硅粉体并混合，得到金属硅化物原料粉体；
将W粉体、Re粉体、含有W和/或Re的合金粉体、硅化钨、硅化铼中至少一种作为金属源粉体、以及所得金属硅化物原料粉体混合后，再于氩气气氛中在1100～1300℃下热处理1～3小时，得到金属/硅化物混合粉体；
选用氮化硅粉体、硅粉体中至少一种、金属/硅化物混合粉体、和烧结助剂做作为原料粉体，经混合后压制成型，再于气压0.3～20MPa的氮气气氛中、在1600～1850℃下烧结1～5小时，得到所述氮化硅烧结体；
所述的氮气气压的压力至少保持使选用的W粉体、Re粉体、含有W和/或Re的合金粉体至少一种的金属源粉体不和氮化硅发生反应、或使选用的硅化钨、硅化铼中至少一种的金属源粉体和氮气反应生成金属单质钨或铼以及氮化硅。
本发明首先制备金属/硅化物混合粉体，其中Fe、Mn、Ni、Co、Cr等的硅化物与W、Re的金属或硅化物多以相互包裹或相邻结构存在，彼此结合紧密。如此可避免金属/硅化物混合粉体中不同成分在混料过程中被冲散，容易在后期烧结过程中原位形成相邻或相互包裹结构。然后将金属/硅化物混合粉体、氮化硅粉体或/和硅粉、烧结助剂均匀混合，成型，在氮气气压下烧结，通过施加高的氮气气压能有效抑制W、Re及其合金与氮化硅结晶之间的反应或逆转该反应、或将W、Re的硅化物通过置换反应形成W、Re金属单质或合金，最终形成Fe、Mn、Ni、Co、Cr等的硅化物与W、Re或其合金相互包裹或相邻的结构，且二者稳定共存。若氮气气压过低，金属W、Re将与氮化硅结晶发生反应，且金属W、Re的硅化物也无法被置换成金属。在高氮气压力下，钨或铼的硅化物将和氮气发生化学反应生成金属钨或铼和氮化硅，也保证了金属钨或铼与氮化硅之间可共存或无化学反应发生。而此处所需的临界氮气气压大小与温度有关，温度越高，所需要的氮气压力则相对越高。反之，低于所需氮气压力时，金属钨或铼将与氮化硅发生反应生成钨或铼的金属硅化物或金属氮化物。因此，所述的氮气气压随着烧结温度的提高须逐渐提高，否则所述金属将与氮化硅结晶发生反应，金属W或Re无法得到保留，得不到所需得烧结体。
较佳地，所述金属硅化物原料粉体与金属源粉体的质量比为1:15～10:1。
较佳地，所述烧结助剂为金属氧化物或/和稀土氧化物，所述烧结助剂的质量为原料粉体总质量的3～15wt％；优选地，所述属氧化物为Al2O3、MgO中的至少一种，所述稀土氧化物为Y2O3、Yb2O3、Sm2O3、La2O3中的至少一种。
较佳地，所述金属/硅化物混合粉体的质量为原料粉体总质量的0.5～40wt％。
较佳地，所述金属源粉体的平均粒径均为0.1～100μm；所述氮化硅粉体的平均粒径为0.2～50μm；所述硅粉体的平均粒径为0.2～100μm；所述烧结助剂的粒径为0.1～30μm。
较佳地，所述压制成型为先经10～80MPa干压后再在100～300MPa下冷等静压，或直接在100～300MPa下冷等静压成型。
较佳的，在1600℃的烧结温度下氮气气压不低于0.3MPa(优选不低于0.5MPa)；在1700℃的烧结温度下氮气气压不低于2.5MPa；在1750℃的烧结温度下氮气气压不低于4MPa；在1800℃的烧结温度下氮气气压不低于6MPa；在1850℃的烧结温度下氮气气压不低于11MPa。
本发明提供的氮化物烧结质体(氮化硅烧结体)具有良好的抗弯强度、断裂韧性、抗热震性，可用于机械、冶金、航空等领域。
附图说明
图1为实施例1所制备烧结体抛光面的SEM以及EDS面扫描图，从图中可知金属Fe的硅化物与金属W主要以相邻相或/和相互包裹的形式存在，其总直径的大小在1～5微米之间，实施例2-6的测试结果与之类似；
图2为实施例1中含W颗粒的EBSD相鉴定分析结果(W Cubic 233 m-3)，从图中可知所得氮化硅烧结体中W元素是以立方相金属W单质的形式存在，233点群。实施例2-6中的W或Re元素经鉴定也与之类似，均以金属单质的形式存在；
图3为实施例1中含Fe颗粒的EBSD相鉴定分析结果(Fe5Si3Hexagonal 193 6/mmm)，从图中可知所得氮化硅烧结体中Fe以六方相Fe5Si3形式的存在，193点群。实施例2-6中的Fe、Mn、Co、Ni、Cr等元素经鉴定也与之类似，均以金属硅化物的形式存在。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在本公开中，氮化硅烧结体包含氮化硅相和晶界相，所述晶界相包含金属硅化物和金属。其中金属硅化物与金属至少部分(例如，至少30wt％)以相邻或/和相互包裹的形式存在。所述金属硅化物与金属总质量占所述氮化硅烧结体总质量的0.5～40％，优选为0.5～20wt％。其中金属硅化物为Fe、Mn、Ni、Co、Cr的硅化物中的至少一种，金属为W、Re及其合金中的至少一种。
在可选的实施方式中，金属硅化物与金属形成的相邻相或/和相互包裹相的直径为0.2～200μm。在可选的实施方式中，金属硅化物和金属的质量比为1:15～10:1，优选1:10～5:1。在可选的实施方式中，金属硅化物为Fe、Ni、Cr的硅化物中的至少一种。
在本发明一实施方式中，将金属/硅化物混合粉体、氮化硅粉体和/或硅粉、烧结助剂均匀混合，成型，在氮气气压下烧结，可以形成包含氮化硅相和晶界相的氮化硅烧结体。晶界相包含由金属/硅化物混合粉体生成的至少部分以相邻或/和相互包裹的金属硅化物和金属。晶界相的含量取决于加入的金属/硅化物混合粉体量和烧结助剂的量，金属/硅化物混合粉体量可占氮化硅烧结体总质量的0.5～40wt％，优选0.5～20wt％，烧结助剂量可占氮化硅烧结体总质量的3～15wt％。本发明还可通过调节金属硅化物与金属的比例，其中所述金属硅化物和金属或合金的质量比可为1:15～10:1，优选1:10～5:1，可以使氮化硅质体抗弯强度、室温和高温断裂韧性以及抗热震性达到不同程度的提高。以下示例性地说明本发明提供的氮化硅烧结体得制备方法。
将Fe、Mn、Ni、Co、Cr中的至少一种与硅粉按照原子比1:5～3:1称量并混合，得到金属硅化物原料粉体。
将W粉体、Re粉体、主要成分为W和/或Re的合金粉体、W和/或Re的硅化物粉体中的至少一种的金属源粉体，以及金属硅化物原料粉体球磨混合后经烘干、过筛，再于氩气气氛中在1100-1300℃下热处理1-2小时，得到金属/硅化物混合粉体。此次热处理使得不同的硅化物和/或金属能够紧密的结合在一起，在与后续的氮化硅粉体或/和硅粉、烧结助剂的混合过程中难以被分散开。其中，金属硅化物原料粉体(Fe、Mn、Ni、Co、Cr的至少一种与硅粉)的总质量与所述金属源粉体(W粉体、Re粉体、主要成分为W和/或Re的合金粉体、W和/或Re的硅化物粉体中的至少一种)的总质量比例可为1：15～10：1，优选1：10～5：1。
将金属/硅化物混合粉体、氮化硅粉体(或/和硅粉)、烧结助剂作为原料粉体，经球磨混合、干燥、过筛、成型，再于不低于0.3MPa氮气气压中(例如，在0.3～20MPa)氮气气压中在1600～1850℃下烧结1～5小时，得到所述氮化硅烧结体。在此次烧结过程中由于较高的氮气气压，金属W或Re与氮化硅结晶之间的反应得到有效抑制；或者W或/和Re的硅化物将与氮气发生反应形成金属W或Re并生成部分氮化硅结晶。最终，金属/硅化物混合粉体在烧结体中形成金属硅化物与金属相邻或包裹相的结构。其中，烧结助剂可为金属氧化物或/和稀土氧化物。烧结助剂的质量为原料粉体总质量的3～15wt％。其中，金属氧化物可为Al2O3、MgO中的至少一种，稀土氧化物为可Y2O3、Yb2O3、Sm2O3、La2O3中的至少一种。金属/硅化物混合粉体的质量可为原料粉体总质量的0.5～40wt％，优选0.5～20％。其中，成型可为先经10～80MPa干压后再在100～300MPa下冷等静压，或直接在100～300MPa下冷等静压成型。在本发明中，调节不同温度下的氮气气压，即较低烧结温度下选择较低的氮气压力，较高烧结温度下须采用相对较高的氮气压力，使得金属钨或铼的硅化物能够形成金属单质或合金，并保证直接加入的金属钨、铼及其合金等或原位生成的金属钨或/和铼与氮化硅之间共存或无化学反应发生。
上述球磨混合的溶剂可为无水乙醇等。其中，烘干一般使用烘箱，例如可为在40-120℃下干燥1-8小时。
本公开中，金属单质的粉体或硅化物粉体的平均粒径均可为0.1～100μm。氮化硅粉体的平均粒径为0.2～50μm。硅粉体的平均粒径可为0.2～100μm。金属氧化物或稀土氧化物的粒径可为0.1～30μm。
本发明采用万能试验机测试样品的三点抗弯强度。
本发明采用开槽法测试样品的室温和高温断裂韧性。
本发明采用水冷法测试强度降低50％的温差，以表征样品的抗热震性。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
按照Fe:Si＝1:2(原子比)称取相应Fe粉和Si粉共100g、WSi2粉体100g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经60℃烘箱干燥5h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体3g、氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体85g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、60℃干燥5h、过筛得到粉体原料；
粉体10MPa干压后经过200MPa冷等静压成型后在10MPa氮气气压下1750℃烧结2h。
实施例2
按照Mn:Si＝2:1(原子比)称取相应Mn粉和Si粉共100g、Re粉体10g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经40℃烘箱干燥8h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1100℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体40g、氧化镁粉体3g、氧化钇粉体5g、硅粉体52g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在0.3MPa氮气气压下1600℃烧结5h。
实施例3
按照Co:Si＝1:1(原子比)称取相应Co粉和Si粉共100g、钨铼合金(W-3Re)粉体50g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经60℃烘箱干燥5h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理2h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体0.5g、氧化铝粉体4g、氧化镧粉体11g、氮化硅粉体22.5g、硅粉62g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在20MPa氮气气压下1800℃烧结2h。
实施例4
按照Ni:Si＝1:5(原子比)称取相应Ni粉和Si粉共10g、钨掺铪合金(W-Hf-C)粉体150g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经70℃烘箱干燥4h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体10g、氧化铝粉体4g、氧化镧粉体11g、氮化硅粉体75g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在5MPa氮气气压下1700℃烧结2h。
实施例5
按照Cr:Si＝3:1(原子比)称取相应Cr粉和Si粉共10g、钨掺二氧化钍(W-2ThO2)粉体120g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经120℃烘箱干燥1h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1100℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体15g、氧化镁粉体4g、氧化钐粉体11g、氮化硅粉体70g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在2MPa氮气气压下1650℃烧结2h。
实施例6
按照Ni:Si＝1:1(原子比)称取相应Ni粉和Si粉共100g、钨铼合金(W-5Re)粉体50g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经60℃烘箱干燥5h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理2h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体5g、氧化铝粉体4g、氧化镧粉体11g、氮化硅粉体80g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在20MPa氮气气压下1850℃烧结2h。
对比例1
称取氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体88g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在10MPa氮气气压下1750℃烧结2h。
对比例2
称取FeSi2粉体2g、氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体88g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在10MPa氮气气压下1750℃烧结2h。
对比例3
称取W粉体2g、氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体88g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、干燥、过筛得到粉体原料。粉体成型后在10MPa氮气气压下1750℃烧结2h。
对比例4
按照Fe:Si＝1:2(原子比)称取相应Fe粉和Si粉共100g、WSi2粉体100g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经60℃烘箱干燥5h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体3g、氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体85g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、60℃干燥5h、过筛得到粉体原料；
粉体10MPa干压后经过200MPa冷等静压成型后在1MPa氮气气压下1800℃烧结2h。
对比例5
按照Co:Si＝1:2(原子比)称取相应Co粉和Si粉共100g、钨铼合金(W-3Re)粉体100g，置于氮化硅球磨罐中；
添加200g氮化硅研磨球，300g无水乙醇，行星式球磨机(rpm＝300)混合2h；
浆料经60℃烘箱干燥5h，过80目筛，得到粉体；
粉体在氩气气氛下1200℃热处理3h，得到金属/硅化物混合粉体；
称取该金属/硅化物混合粉体3g、氧化铝粉体3g、氧化钇粉体9g、氮化硅粉体85g置于氮化硅球磨罐中，添加150g无水乙醇、200g氮化硅研磨球，经球磨、60℃干燥5h、过筛得到粉体原料；
粉体10MPa干压后经过200MPa冷等静压成型后在1MPa氮气气压下1750℃烧结2h。
表1和表2给出了不同金属/硅化物添加量或烧结工艺下的氮化硅烧结体的性能数据。对比例1-5采用与实施例1相同或相近的制备工艺，当不引入金属/硅化物混合粉体时(对比例1)，所制备烧结体材料的抗弯强度、断裂韧性以及抗热震性等均有所降低；当仅引入金属硅化物(对比例2)或金属钨时(对比例3)时，所制备烧结体材料的抗弯强度、断裂韧性以及抗热震性等性能也不能同时得到提升；当氮气气压过低时，一方面烧结过程中的金属钨或铼的硅化物不能有效转变成金属单质，导致烧结体的性能尤其是高温韧性得不到提高，如对比例4所示，另一方面烧结过程中金属钨或铼与氮化硅之间发生反应，金属钨或铼在烧结中被破坏，造成烧结体整体性能的下降，如对比例5所示。实施例1-6中所述金属W和Re元素均以金属单质的形式存在，而对比例4和5的含钨颗粒分析鉴定认为钨不以金属单质或合金的形式存在。
表1为金属硅化物添加类型、含量：
Figure BDA0001941746310000091
表2为各实施例和对比例制备的氮化硅烧结体所对应的强度、韧性、抗热等性能：
Figure BDA0001941746310000101

Claims (12)

1.一种氮化硅烧结体，其特征在于，所述氮化硅烧结体包含氮化硅相和晶界相，所述晶界相包含金属硅化物和金属，其中金属硅化物与金属至少部分以相邻或/和相互包裹的形式存在，所述金属硅化物和金属的总质量占氮化硅烧结体总质量的0.5～40wt%；
所述金属硅化物为Fe、Mn、Ni、Co、Cr的硅化物中的至少一种；所述金属为W、Re和含有W或/和Re的合金中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述金属中W和Re的成分之和占金属总体积的60%以上。
3.根据权利要求1或2所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述含有W或/和Re的合金为钨铼合金、钨掺铪合金、钨掺二氧化钍中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述金属硅化物与金属至少30wt%以相邻或/和相互包裹的形式存在。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述金属硅化物与金属形成的相邻相和/或相互包裹相的直径为0.2～200μm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的氮化硅烧结体，其特征在于，所述金属硅化物和金属的质量比为1:15～10:1，优选为1:10～5:1。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的氮化硅烧结体的制备方法，其特征在于，包括：
将金属硅化物称取相应摩尔的Fe粉体、Mn粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体中的至少一种、和硅粉体并混合，得到金属硅化物原料粉体；
将W粉体、Re粉体、含有W和/或Re的合金粉体、硅化钨、硅化铼中至少一种作为金属源粉体、以及所得金属硅化物原料粉体混合后，再于氩气气氛中在1100～1300℃下热处理1～3小时，得到金属/硅化物混合粉体；
选用氮化硅粉体、硅粉体中至少一种、金属/硅化物混合粉体、和烧结助剂做作为原料粉体，经混合后压制成型，再于气压0.3～20MPa的氮气气氛中、在1600～1850℃下烧结1～5小时，得到所述氮化硅烧结体；
所述的氮气气压的压力至少保持使选用的W粉体、Re粉体、含有W和/或Re的合金粉体至少一种的金属源粉体不和氮化硅发生反应、或使选用的硅化钨、硅化铼中至少一种的金属源粉体和氮气反应生成金属单质钨或铼以及氮化硅。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，在1600℃的烧结温度下氮气气压不低于0.3MPa；在1700℃的烧结温度下氮气气压不低于2.5MPa；在1750℃的烧结温度下氮气气压不低于4MPa；在1800℃的烧结温度下氮气气压不低于6MPa；在1850℃的烧结温度下氮气气压不低于11MPa。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属硅化物原料粉体与金属源粉体的质量比为1:15～10:1。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为金属氧化物或/和稀土氧化物，所述烧结助剂的质量为原料粉体总质量的3～15wt%；优选地，所述属氧化物为Al2O3、MgO中的至少一种，所述稀土氧化物为Y2O3、Yb2O3、Sm2O3、La2O3中的至少一种。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属/硅化物混合粉体的质量为原料粉体总质量的0.5～40wt%。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属源粉体的平均粒径均为0.1～100μm；所述氮化硅粉体的平均粒径为0.2～50μm；所述硅粉体的平均粒径为0.2～100μm；所述烧结助剂的粒径为0.1～30μm。
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