本发明属于陶瓷材料，具体涉及一种氮化硅导电陶瓷及其制备方法。
背景技术：
1、氮化硅陶瓷具有高强度、耐高温、抗热震性、抗氧化等特性适合制备电加热元件，然而氮化硅导电性较差，需要引入一些导电的成分实现导电性。传统的方式主要是通过在氮化硅陶瓷中包埋长钨丝等一维连续导电相提高氮化硅的导电性，但是其导电性受钨丝形状影响较大，具有一定的方向性，使其导电性有一定的局限性。为了进一步保证氮化硅陶瓷的导电性，科研人员研发向氮化硅中引入碳纤维、氮化钛、硅化钼等导电相，制备得到氮化硅导电陶瓷。然而这种氮化硅导电陶瓷中需要加入较多的导电相，含量达到渗流阈值才能保证形成导电通路，而含量较高的导电相会导致烧结活性差，难以实现氮化硅陶瓷的致密化从而影响氮化硅导电陶瓷的力学性能。提供一种具有良好导电性和力学性能的氮化硅导电陶瓷是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种氮化硅导电陶瓷及其制备方法，本发明提供的氮化硅导电陶瓷兼具良好的导电性和力学性能，扩大了其应用范围。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氮化硅导电陶瓷，包括氮化硅烧结体和包埋于所述氮化硅烧结体中的碳纤维，所述碳纤维包括相互堆积形成三维网络结构的碳纤维和处于游离状态的碳纤维，所述相互堆积形成三维网络结构的碳纤维的质量占碳纤维总质量的97％以上。
3、优选的，所述碳纤维占氮化硅导电陶瓷的体积含量为5～40vol％；
4、所述碳纤维的平均直径为0.1～120μm、平均长度为10～30000μm。
5、优选的，所述氮化硅烧结体包括氮化硅结晶相和由烧结助剂形成的玻璃相；
6、所述氮化硅结晶相和由烧结助剂形成的玻璃相的质量比为4～20:1。
7、本发明还提供了上述技术方案所述氮化硅导电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
8、将氮化硅、烧结助剂、溶剂和分散剂混合，得到陶瓷浆料；
9、将所述陶瓷浆料渗透进入碳纤维预制体后干燥，得到导电陶瓷坯；
10、将所述导电陶瓷坯进行烧结，得到所述氮化硅导电陶瓷。
11、优选的，所述碳纤维预制体包括碳毡、石墨毡或碳纤维毡；
12、所述碳纤维预制体的气孔率为80～96％。
13、优选的，所述渗透在真空的条件下进行振动；
14、所述干燥的温度为40～80℃，时间为4～24h。
15、优选的，所述烧结的温度为1500～1800℃，时间为8～60min。
16、优选的，所述烧结为常压烧结、热压烧结、气压烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结。
17、优选的，所述氮化硅为阿尔法氮化硅或贝塔氮化硅，所述氮化硅的平均粒径为0.2～10μm；
18、所述烧结助剂包括氧化铝、氧化镁、氧化硅和稀土氧化物中的一种或多种；所述烧结助剂的平均粒径为0.2～10μm；
19、所述烧结助剂和氮化硅的质量比为4～20:80～100。
20、优选的，所述溶剂包括无水乙醇、水、甲醇和丙酮中的一种或多种；
21、所述分散剂包括磷酸三乙酯、聚乙烯亚胺、蓖麻油、蓖麻油甘油酯、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或多种；
22、所述分散剂和溶剂的质量比为1～10:100。
23、本发明提供了一种氮化硅导电陶瓷，包括氮化硅烧结体和包埋于所述氮化硅烧结体中的碳纤维，所述碳纤维包括相互堆积形成三维网络结构的碳纤维和处于游离状态的碳纤维，所述相互堆积形成三维网络结构的碳纤维的质量占碳纤维总质量的97％以上。在本发明中，相互堆积形成三维网络结构的碳纤维保持相互连通状态；经过烧结后具有三维网络结构的碳纤维之间形成三维的导电网络，其导电网络的整体性不会因为纤维含量的逐渐降低而突然断裂导致电阻骤然提升，而是呈现出电阻缓慢提高的效果；可以通过碳纤维含量的高低有效调控整体材料的导电性。同时碳纤维对陶瓷断裂韧性也有一定的提高。在本发明中，由于氮化硅导电陶瓷中碳纤维的含量较低，材料保持较好的烧结活性，致密度较高，从而具有良好的力学性能。
1.一种氮化硅导电陶瓷，其特征在于，包括氮化硅烧结体和包埋于所述氮化硅烧结体中的碳纤维，所述碳纤维包括相互堆积形成三维网络结构的碳纤维和处于游离状态的碳纤维，所述相互堆积形成三维网络结构的碳纤维的质量占碳纤维总质量的97％以上。
2.根据权利要求1所述氮化硅导电陶瓷，其特征在于，所述碳纤维占氮化硅导电陶瓷的体积含量为5～40vol％；
3.根据权利要求1所述氮化硅导电陶瓷，其特征在于，所述氮化硅烧结体包括氮化硅结晶相和由烧结助剂形成的玻璃相；
4.权利要求1～3任一项所述氮化硅导电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述碳纤维预制体包括碳毡、石墨毡或碳纤维毡；
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述渗透在真空的条件下进行振动；
7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为1500～1800℃，时间为8～60min。
8.根据权利要求4或7所述制备方法，其特征在于，所述烧结为常压烧结、热压烧结、气压烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结。
9.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述氮化硅为阿尔法氮化硅或贝塔氮化硅，所述氮化硅的平均粒径为0.2～10μm；
10.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述溶剂包括无水乙醇、水、甲醇和丙酮中的一种或多种；
