镁合金作为轻质结构材料,具有较高的比强度、良好的阻尼性和易回收利用性等,在交通运输、航空航天、电子通讯和医疗器械等领域有着广泛的应用前景,但是镁合金的绝对强度较低。近年来,通过向Mg-RE合金中加入Zn、Cu或Ni等元素,合理调整合金成分、温度和冷却条件,合金中会形成长周期堆垛有序（LPSO）的相。LPSO相体积分数的变化对材料拉伸强度、抗压强度、延展性等力学性能有很大影响,因此检测镁合金LPSO相的体积分数具有重要的意义。超声检测技术具有灵敏度高、精度好等优点,因此本文采用超声检测技术对镁合金材料LPSO相体积分数定量评价研究。首先研究基于扫描电子显微镜（SEM）图像分析方法来计算LPSO相体积分数,用来对超声实验方法结果的测量误差进行验证。通过分析常见的图像分割方法在镁合金SEM图像分割中的应用效果,并对图像分割效果进行质量评价,选择分割精度高的算法对SEM图像进行目标特征的分割。然后在图像成功分割的基础上,通过获取目标LPSO相的区域像素数占整个图像的像素数的比值得到镁合金的LPSO相体积分数。其次通过线性超声检测LPSO相体积分数。运用超声仿真的有限元理论,建立不同LPSO相体积分数的仿真模型,利用有限元仿真软件进行线性超声仿真,计算出衰减系数并与LPSO相体积分数建立关系。同时利用脉冲反射法对镁合金试件进行检测,通过采集接收信号并进行处理,提取出超声衰减系数。仿真和实验结果表明,随着镁合金材料LPSO相含量的增加,衰减系数随之减小。最后为提高检测精度,开展非线性超声检测方法的非线性效应提取及LPSO相体积分数表征研究。利用有限元仿真软件对不同LPSO相含量的仿真模型进行非线性超声仿真,研究LPSO相体积分数与相对非线性系数之间的关系。同时通过搭建非线性超声检测系统对不同LPSO相体积分数的镁合金试件进行检测实验,利用双树复小波包变换（DTCWPT）和经验模态分解（EMD）对信号进行处理,计算出DTCWPT-EMD方法提取的相对非线性系数,并与镁合金LPSO相体积分数建立关系。结果表明随着镁合金材料LPSO相含量的增加,相对非线性系数随之减小,并且DTCWPT-EMD方法比线性和非线性超声检测法得到的LPSO相体积分数检测结果更加精确,有效地提高了表征精度。