熱膨脹儀用于檢測固體無機材料、金屬材料的高溫膨脹性能，特別是剛玉、耐火材料、精鑄用型殼及型芯材料、陶瓷、陶瓷原料、瓷泥、釉料、玻璃、石墨、碳素、印刷原料等無機材料、金屬制品的性能，為科研、教學提供必要的測試手段。
現代化大型工程如高層建筑、鐵路、橋梁、航空航天器件等，都是由多種復雜的材料構成，要經過酷暑寒冬甚至太空中的急劇溫度變化，因此必須確切地掌握有關材料的膨脹系數以及其隨溫度變化的規律。
利用熱膨脹方法對材料進行測定和研究稱為“膨脹分析”。它不僅用于膨脹系數的測定，也是研究動態相變過程的有效手段，例如鋼中過冷奧氏體的等溫轉變過程(TTT曲線)和連續冷卻轉變過程(CCT曲線)的測定，常用方法就是膨脹分析。在金屬材料研究中，材料的結構轉變、再結晶、時效固溶和沉淀析出，往往都伴隨著體積的變化，因此可以用膨脹分析法來研究。又如粉末冶金中材料燒結致密度的評定，非晶體材料的軟化溫度的測定等也可用這一方法。
熱膨脹系數的測定方法可分為接觸法和非接觸法兩類。接觸法是將物體的膨脹量用一根傳遞桿一接觸的方式傳遞出來，再配以不同的檢測儀器測得;非接觸法則不采用任何傳遞機構。使用儀器進行試驗，液晶實時可顯示儀器的狀態與數據。試驗中由用戶自行設定升溫速率，軟件PID控制線性升溫。用標準樣品可以校正儀器各項指標。測量過程自動完成、自動繪圖，也可人工修正，電腦自動計算線膨脹系數、體膨脹系數、線膨脹量、急速膨脹。
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