重量在賽車中扮演了非常重要的角色，輕量化的設(shè)計以及對材料的正確選用，儼然已經(jīng)成為了一門科學(xué)。各種碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，不僅降低了賽車的重量，同時也讓賽車更加堅固。

現(xiàn)在，碳纖維復(fù)合材料也在大量應(yīng)用在現(xiàn)代飛機(jī)上，無論是波音787還是空客350，復(fù)合材料的用量已經(jīng)成為衡量其先進(jìn)性的重要指標(biāo)。除了復(fù)合材料以外，飛機(jī)制造還會大量用到鋁合金和鋼材料，鋼比鋁合金強(qiáng)度高，但是在重量上沒有優(yōu)勢，因此鋼材料也多是用于需要極高強(qiáng)度連接的結(jié)構(gòu)上，例如飛機(jī)的起落架。

如此之多的材料需要被連接在一起來組裝成一架完整的飛機(jī)，這必然對緊固系統(tǒng)構(gòu)成了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。飛機(jī)上使用的緊固件，尤其是結(jié)構(gòu)緊固件，包括螺栓、螺母、鉚釘以及各種銷、軸等，因為飛機(jī)需要面對更加復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，高壓、高溫、高腐蝕，這些都要求緊固件更加耐用，同時還要兼顧輕巧來提高燃油性。

一架飛機(jī)上數(shù)以萬計的緊固件會用到哪些材料呢？

低碳鋼 – 含碳量低于0.25%。材料本身具有優(yōu)秀的延展性和韌性，因此具有很好的加工能力，其抗拉強(qiáng)度基本在60-80KSI；

中碳鋼 – 含碳量在0.25-0.6%，抗拉強(qiáng)度在100-120KSI；

合金鋼 – 在碳鋼的基礎(chǔ)上增加合金元素，比如鉻、硅等，給鋼本身帶來更高的機(jī)械性能，合金鋼的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到150KSI;

不銹鋼 – 合金鋼的一種，鉻的含量超過了10%，它使金屬表面形成了防氧化層；

鋁合金 – 輕型金屬合金，優(yōu)秀的耐腐蝕性、導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性，抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到60KSI，緊固件常用的鋁合金包括2024、7075等；

硅銅合金 – 最大的優(yōu)勢就是耐腐蝕特性；

鎳基合金 – 在高溫和低溫應(yīng)用中都可以保持優(yōu)秀的機(jī)械性能，在飛機(jī)引擎應(yīng)用中非常常見，但是在其它應(yīng)用領(lǐng)域非常少見，主要是這類材料過于昂貴；

鈦合金 – 目前最常見的飛機(jī)緊固件材料，各方面都有優(yōu)勢，重量（與合金鋼相比）、耐腐蝕性、在高溫下的表現(xiàn)等等。鈦合金材料的緊固件抗拉強(qiáng)度基本可以達(dá)到150KSI。

面對如此之多的材料，根據(jù)特定的應(yīng)用情況來選擇正確的、適合的材料就顯得至關(guān)重要：

如果僅僅是考慮連接處的強(qiáng)度問題，那么優(yōu)先選用鋼材質(zhì)；

如果應(yīng)用環(huán)境還具有腐蝕性，可以考慮在鋼的表面進(jìn)行鍍層處理；

如果是極端的腐蝕環(huán)境，可以選擇不銹鋼或有色金屬合金；

如果涉及到導(dǎo)磁性問題，那么就選擇奧氏體不銹鋼或者選擇鋁和銅；

如果實際應(yīng)用中導(dǎo)電性成為主要需求，那么就選擇鋁或銅；

如果要考慮電阻絕緣的問題，那么可以嘗試選擇非金屬材料；

如果想要減輕重量，那么就考慮鋁合金；

如果既要減輕重量，又要達(dá)到較高的機(jī)械強(qiáng)度，毫無疑問選擇鈦合金；

如果面對高溫和低溫的要求，可以選擇不銹鋼和高溫合金。

對于緊固件材料的準(zhǔn)確選擇，顯然需要一定的材料知識儲備。但并不是說每一個飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都要成為材料專家，而是應(yīng)該去分析和預(yù)見緊固件在結(jié)構(gòu)中需要承受的載荷力，進(jìn)而規(guī)劃出緊固件的設(shè)計需求。

當(dāng)下可能最具挑戰(zhàn)的恐怕還是飛機(jī)材料上開始大規(guī)模的使用復(fù)合材料，原本可以在鋁合金上使用的緊固件，在面對復(fù)合材料時，必須做出新的改進(jìn)。比如說，在金屬飛機(jī)結(jié)構(gòu)上，鋁本身就是一種非常良好的導(dǎo)電材料，當(dāng)面對閃電雷擊問題時，它可以無害地消散機(jī)身表面的電流。然而復(fù)合材料不是導(dǎo)體，甚至是絕緣體，當(dāng)面對閃電雷擊時，表面的電流總是會試圖找到電阻最小的路徑，這時相比于復(fù)合材料，緊固件倒成為了“導(dǎo)體”。活躍的電流如果在機(jī)翼油箱位置引起電火花，那結(jié)果可能時災(zāi)難性的。