增材制造(AM)工艺以一层一层的方式制造零件，通过这种方式添加材料并重复加工。本文介绍了AM (DFAM)设计的一般概念和方法，并概述了零件特性、设计机会、制造实践、供应链甚至商业模式的重要含义。它提出了关于DFAM的不同观点，然后讨论了更一般和更全面的机会主义设计方法和约束设计，类似于传统的DFM。最后介绍了AM工艺链的设计方法，承认AM制造的部件通常经历几个后处理步骤，设计时考虑到这些步骤是很重要的。

增材制造(AM)为实现比传统制造更复杂和定制的部件提供了广泛的设计自由，但所有的增材制造技术都对可构建的几何形状和特征施加了限制。设计规则以最佳实践的形式捕获这些限制，以成功地为AM设计。本文讨论了设计规则如何潜在地支持和加速AM零件几何结构的开发过程。讨论提供了独立于任何特定AM流程的设计规则示例，然后讨论特定于特定AM流程的设计规则。

本文重点介绍了零件整合(PC)的两个研究流:传统制造环境中的PC和增材制造(AM)环境中的PC。它回顾了应用AM-PC潜能的挑战。本文综述了整合候选零件选择的研究文献，总结了装配设计向整合设计的转变。然后介绍了一种支持PC机设计的整体方法，集成了部件过滤和部件融合模块。后面以油门踏板为例详细介绍了这两个模块的关键技术。最后，讨论了PC研究的新趋势。

增材制造(AM)提供了卓越的设计灵活性，使传统制造工艺无法实现的形状和功能部件的制造成为可能。两种旨在利用计算方法设计增材制造(DFAM)原理的AM零件的范例是设计优化(DO)和仿真驱动设计(SDD)。根据工业AM工艺的采用和研究界的广泛研究工作，本文重点介绍了金属AM的粉末床融合和聚合物AM的材料挤压。它包括关于SDD和DO的详细章节，以及在现实工程应用中采用SDD、DO和基于人工智能的DFAM的三个案例研究，突出了这些方法在制造业中更广泛采用AM的好处。

本文介绍了架构细胞材料、它们的设计、制造和应用领域。它讨论了设计决策，包括单元格的选择、大小和空间分布、属性-缩放关系以及外部边界内单元格的集成。它描述了制造约束如何影响可实现的特征分辨率、尺寸精度、性能和缺陷。它还讨论了建筑细胞材料的力学行为和增材制造在其制造中的作用。

本文介绍了用于表征固体表面最外层的三种最流行的技术:俄歇电子能谱(AES)、x射线光电子能谱(XPS)和飞行时间次级离子质谱(TOF-SIMS)。列出了一些更重要的属性，以初步了解这些用于表面化学表征的技术的优点和局限性。本文描述了每种不同技术背后的基本理论、每种技术产生的数据类型以及一些典型的应用程序。还讨论了可以分析的不同类型的样品，以及在准备使用这些表面敏感技术进行失效分析时必须实施的特殊样品处理程序。从不同的材料缺陷获得的数据，提出了每一种技术。所提供的示例突出了每种技术的典型数据集和优点。

本文讨论了材料表征技术的几种用途和类型。介绍了在选择合适的表征方法时应考虑的一些因素。文章还介绍了这一卷的范围和组织。

本文简要讨论常用的金属表征技术。首先介绍了测定金属化学成分的最常用技术，即x射线荧光、光学发射光谱、电感耦合等离子体光学发射光谱、高温燃烧和惰性气体聚变。接下来是一节关于确定晶体原子结构的技术，即x射线衍射、中子衍射和电子衍射。电子显微镜的类型最常用的微结构分析的金属，如扫描电子显微镜，电子探针显微分析，和透射电子显微镜，然后审查。文章包含表列出了用于表征金属和合金的分析方法和表面分析技术。最后讨论了金相学的目的。

陶瓷和玻璃的表征、测试和无损评估对制造控制、性能改善、故障预防和质量保证至关重要。这篇文章提供了一个广泛的概述的表征方法及其关系的性质控制，在生产和使用陶瓷和玻璃。所涵盖的重要方面包括表征陶瓷和玻璃的手段，它们背后的相应原理，以及化学、相和微组分与工程性质的关系。文中还叙述了陶瓷原料和绿色产品的结构以及加工参数对最终加工件的结构和性能的影响。讨论了微量化学和工艺参数对玻璃性能的影响。本文介绍了用于陶瓷的机械测试和失效分析技术。

本文介绍了有机固体和液体表征中常用的各种分析技术，并举例讨论了执行分析的挑战。本文还提供了在进行材料分析时的一些一般性建议。

本文以金属和合金粉末为例，简要讨论了如何对粉末进行表征。首先回顾了一些涉及粉末采样的技术，以确保准确的表征。接下来是对表征粉体的重要性质的讨论，即粒径、表面积、密度、孔隙度、颗粒硬度、可压缩性、绿色强度和流动性。对于粉末的表征，使用单个颗粒和散装粉末来评估它们的物理和化学性质。本文还讨论了粉末的重要特性和组成，以及直接影响粉末性能的杂质。最后对有机和金属粉末的点火和粉尘爆炸特性进行了描述。

本文是对本分册表面分析的概述。该部门涵盖了各种先进的表面分析技术，如扫描探针和原子力显微镜。该部门专注于分析小于100纳米的表面层。本文对表面分析方法进行了简要的参考总结。

本文介绍了半导体表征中常用的各种技术，即单晶、多晶、非晶、氧化物、有机和低维半导体和半导体器件。讨论涵盖了材料分类、制备方法、样品制备、体/元素表征方法、微观结构表征方法、表面表征方法和电子表征方法。

本文详细介绍了用于元素分析的光学发射光谱(OES)。本文首先讨论了OES产生的历史背景和OES方法的发展趋势。接着介绍了OES的一般原理和光学系统，以及OES常用的各种类型的发射源。然后描述了用比值法进行直接固体分析的OES的校准和定量的一些过程。文章最后对各种排放源的应用进行了讨论。

本文主要讨论原子吸收光谱(AAS)的相关因素。首先介绍了火焰原子吸收仪的工作原理、关键部件和结构。接下来是讨论原子吸收系统中各种类型的干扰，即汽化、电离、基质干扰和背景校正。然后回顾了一些微升样品的分析方法和在样品溶液中添加标准物以产生校准标准物的方法。本文最后用一节讨论矩阵匹配所涉及的过程。

本文对原子发射的一般原理作了清晰但不详尽的描述，并着重介绍了仪器仪表，总结了电感耦合等离子体光学发射光谱仪技术的主要特点。介绍了原子的基本理论、仪器特性及其对仪器性能的影响。讨论了这种技术的优点、缺点和发展，最后，提供了替代技术和应用实例。

红外(IR)光谱是通过透射产生的，即通过样品透射光，测量探测器上的光强，并将其与光束中没有样品时获得的光强进行比较，所有这些都是红外波长的函数。本文讨论了红外光谱的采样技术和应用，以及它所能提供的分子结构信息。本文首先描述了红外光谱的一般原理。接下来是关于商业IR仪器的部分。采样技术和必要的附件，以获得一个材料的红外光谱，然后讨论。本文介绍了红外光谱定性分析和定量分析所涉及的各种技术和方法。最后列举了红外光谱的几个应用实例。

本文介绍了拉曼光谱的基本原理以及拉曼光谱在材料表征方面的代表性应用。讨论光散射的基本原理和描述的技术的实验方面包括。重点放在不同的仪器方法，已开发用于执行拉曼分析的各种材料。所提出的应用反映了拉曼光谱材料表征用途的广度，并突出了大块材料以及表面和近表面物种的分析。

本文重点介绍了固态核磁共振(NMR)波谱在材料科学中的应用，特别是在无机和有机聚合物固体方面的应用。首先讨论了核磁共振的一般原理，提供了核自旋描述、线窄化和谱分辨率的信息，并描述了磁场对核自旋的影响和决定共振频率的因素。接下来是各种系统和必要的核磁共振波谱设备的描述。讨论固体核磁共振的一般采样，样品旋转要求，然后包括无关信号。还描述了与核磁共振光谱精确校准有关的各种因素。本文提供了一些对处理核磁共振数据有益和有问题的参数的信息。最后介绍了核磁共振在玻璃科学和陶瓷科学中的应用。