随着国家经济的持续增长和材料科学、机械制造等学科的发展,金属材料更加广泛地应用于交通工具、航空航天等领域。金属材料在实际应用时,由于承受交变载荷,往往会产生疲劳损伤。疲劳损伤具有突发性,导致灾难性事故突然发生。为了保证金属材料的使用安全,有必要对其内部的疲劳损伤进行检测。与传统的线性超声检测技术相比,共轴异向混频方法具有检测频率和位置可选、检测精度高等优点,已经成为了检测金属材料疲劳损伤的有效方法之一。本文以6060-T6铝合金材料为研究对象,探究了共轴异向混频非线性超声检测拉伸疲劳损伤的关键技术。推导了材料损伤与声学非线性系数之间的关系,针对从混合波中提取混频波幅值较难这一问题,研究了基于相位反转法和基于总波分波相减法的混频波提取技术,通过分析得出相位反转法精确度相对较高;分析了不同形态的裂纹、混频交叉位置、疲劳试验加载频率、样品形状对声学非线性系数的影响,得出相关的规律,为金属材料疲劳损伤非线性超声检测提供依据;通过实验采集了不同裂纹试件的超声回波信号,研究了裂纹检测、裂纹宽度和斜度识别的非线性表征。论文的研究为共轴异向混频非线性超声检测技术检测金属材料疲劳损伤的进一步研究提供了理论分析和实验研究依据,同时也为开展金属材料疲劳损伤的无损检测工程应用打下了坚实的基础,具有一定的研究价值。