一架飞机上可能有超过一百万个紧固件——螺栓、螺钉、铆钉和销钉，它们将蒙皮、框架、翼梁和系统设备连接成一个完整的飞行器。在传统金属飞机上，这些紧固件大多由铝合金、钛合金或高强度钢制造。但在碳纤维飞机上，紧固件的材料选择变得极其苛刻，普通钢材几乎被完全排除在外。这不是因为钢不够结实，而是因为碳纤维与钢之间存在着几对不可调和的“性格冲突”。
第一对冲突是电偶腐蚀。碳纤维具有导电性，其电化学电位约为正0.2至正0.5伏（相对于标准氢电极），属于较贵的材料。而普通碳钢或合金钢的电位约为负0.4至负0.6伏，属于较活泼的材料。当碳纤维与钢在潮湿环境中通过紧固件直接接触时，会形成一个微型原电池——碳纤维作为阴极，钢作为阳极，钢会逐渐发生阳极溶解（即腐蚀）。这个腐蚀过程看似缓慢，但在飞机数十年的服役中，累积效应足以导致紧固件头部锈蚀、螺纹损伤甚至断裂。更危险的是，腐蚀产物会渗入碳纤维层间，引起复合材料的分层。因此，碳纤维飞机上的紧固件必须选用与碳纤维电位接近的材料——钛合金是最佳选择，其电位约为正0.1至正0.2伏，与碳纤维的电位差仅0.1至0.3伏，电偶腐蚀速率极低。其次是不锈钢，但只有特定牌号（如A286或PH13-8Mo）的钝化不锈钢才能勉强使用，且必须配合绝缘垫片。
第二对冲突是热膨胀系数不匹配。碳纤维在纤维方向的热膨胀系数接近于零，而钢的热膨胀系数约为每摄氏度11至13微米每米。从地面25摄氏度到高空零下55摄氏度的80度温差下，钢紧固件会收缩约千分之一，而碳纤维结构几乎不收缩。这意味着紧固件在低温下可能变松，导致连接预紧力下降。预紧力不足会使连接处在交变载荷下发生微动磨损，逐渐扩大螺栓孔并引发分层。钛合金的热膨胀系数约为每摄氏度8至9微米每米，虽然仍高于碳纤维，但差距较小，通过合理的预紧力设计和弹性垫圈可以补偿。
第三对冲突是刚度不匹配。钢的弹性模量约为200吉帕，而碳纤维复合材料在纤维方向的模量约为130至180吉帕，在垂直纤维方向仅为10至20吉帕。如果钢紧固件与碳纤维结构刚性连接，在载荷作用下，紧固件会承担远高于其应分担比例的载荷——因为钢比碳纤维“硬”，变形小，载荷自然向它集中。这可能导致紧固件过载断裂，而碳纤维结构本身却远未达到极限。钛合金的模量约为110吉帕，与碳纤维的模量较为接近，载荷分配更加均匀。
那么，碳纤维飞机上到底用哪些紧固件？主要是钛合金螺栓和钛合金铆钉。钛合金螺栓通常采用Ti-6Al-4V合金，经过表面阳极氧化或涂覆二硫化钼干膜润滑剂，以降低安装时的摩擦系数并防止咬死。对于非承力或低载荷的连接，也使用蒙乃尔合金或A286不锈钢紧固件，但必须配合玻璃纤维绝缘套或密封胶进行隔离。在客舱内部等非关键区域，有时也会使用铝制铆钉，但前提是铆钉与碳纤维之间必须有绝缘层，且连接处必须严格密封防潮。
紧固件的安装工艺同样极其讲究。碳纤维结构上的螺栓孔不能像金属那样冲压或普通钻孔，必须使用硬质合金钻头配合低速高进给切削参数，防止孔壁分层。孔的直径公差要求极为严格——与螺栓的配合间隙通常控制在0.05至0.1毫米之间。对于干涉配合螺栓（用于主承力连接），螺栓直径略大于孔径，安装时需要液氮冷却螺栓使其收缩后插入，恢复室温后形成过盈配合，提供更高的连接刚度和疲劳寿命。
一个看似简单的紧固件，在碳纤维飞机上却涉及电化学、热力学、弹性力学和精密制造的多重考量。它的选择不是“哪个结实用哪个”，而是在所有约束条件中寻找那个唯一可行的平衡点。而钛合金，恰恰是那个在几乎所有维度上都表现最优的“全能选手”。
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