熱膨脹分析儀是在一定的溫度程序、負載力接近于零的情況下，測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數(shù)關系的儀器。
熱膨脹系數(shù)物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象，其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的體積變化，即熱膨脹系數(shù)表示熱膨脹系數(shù)：α=ΔV/(V*ΔT)。式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積。嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似；準確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)間內通常不是常量。當溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：Vt=V0(1 3αΔT)。而對理想氣體，Vt=V0(1 0.00367ΔT)。Vt、V0分別為物體末態(tài)和初態(tài)的體積，對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數(shù)可簡化定義為單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。對于三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)之分。如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹系數(shù)也呈現(xiàn)出各向異性，表現(xiàn)為平行于層面方向的熱膨脹系數(shù)遠小于垂直于層面方向。宏觀熱膨脹系數(shù)與各軸向膨脹系數(shù)的關系式有多個，普遍認可的：α=Aαc(1-A)αa，αa，αc分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為“結構端面”參數(shù)。
材料的熱膨脹性能與其結構和鍵強度密切相關。強度高的材料具有低的熱膨脹系數(shù)(如SiC材料)。對于組成相同的材料，由于結構不同，其熱膨脹系數(shù)也不同。通常結構緊密的晶體，熱膨脹系數(shù)都比較大，而無定形的玻璃，則一般具有較小的熱膨脹系數(shù)。對于氧離子緊密堆積結構的氧化物，線膨脹系數(shù)一般較大。在非同向性晶體(非等軸晶系)中，其熱膨脹的各向異性特別明顯，各晶軸方向的熱膨脹系數(shù)不等。在結構上高度各向異性的材料，其體積膨脹系數(shù)都很小。
耐火材料的熱膨脹性取決于其化學組成、礦物組成及微觀結構，同時也隨溫度區(qū)間的變化而不同。耐火材料的熱膨脹對其抗熱震性及體積穩(wěn)定性有直接的影響，是生產(制定燒成制度)、使用耐火材料時應考慮的重要性能之一。對于熱膨脹大的以及存在多晶轉變的耐火材料，在高溫下使用時由于膨脹大，為抵消熱膨脹造成的應力，要預留膨脹縫。線膨脹率和線膨脹系數(shù)是預留膨脹縫和砌體總尺寸結構設計計算的關鍵參數(shù)。
熱膨脹分析儀可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品，廣泛用于無機陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復合材料等領域。
