热重分析仪可以应用在测量的物质性质包括了腐蚀、高温分解、溶剂损耗、氧化/还原反应、水合/脱水等，因此目前被广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。
1、金属与气体反应的测定。金属和气体的反应是气相-固相反应，可用热重量分析测定反应过程的质量变化与温度的关系，并可作反应量的动力学分析。
2、在地质方面的应用。矿物的热重曲线会因其组成、结构不同而表现出不同的特征。通过与已知矿物特征曲线进行起始温度、峰温及峰面积等的比较便可鉴定矿物。
3、在高分子材料中的应用。热重量分析可以评价聚烯烃类、聚卤代烯类、含氧类聚合物、芳杂环类聚合物、单体、多聚体和聚合物、弹性体高分子材料的热稳定性。
4、在环境监测方面的应用。比如测定环境中的各种变化，如废弃物的脱水、分解、降解等等。与其他技术结合测定空气中悬浮颗粒中碳元素和可溶、难溶有机物的总量等。
5、在药品方面的应用。通过热重分析仪对药品进行熔点、沸点确定及纯度的检验。
6、热失重分析与其他方法联用应用。热失重分析与其他非热分析方法联用，应用更为广泛。比如，将热失重分析仪与质谱或者红外光谱仪联用，能够在线分析在温度变化过程中产生气体的性质，表征物质的种类。
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