1988年夏，吕键顺利获得期待已久的硕士学位，离别了生活学习了7年的母校——北京科技大学。年仅23岁的他风华正茂、品学兼优。在学校的供求洽谈会上，吕键吸引了众多企业代表的目光，其中不乏待遇优厚、办公条件优越的私人企业。但吕键没有被眼前的利益所诱惑，而是选择了北京首钢冶金研究院作为自己事业的起跑线，踏踏实实地从事软磁材料的研究和开发工作。懂得他的人都明白，吕键历来是一步一个脚印。他这样的年龄就能取得这样的成绩，在别人看来多少有点神奇的味道。
　　当时正值非晶软磁的研究高峰，年轻人初生牛犊不怕虎的劲在吕键身上表露无疑，他带头开展了配电变压器用非晶合金和超微晶软磁材料的研究，并最终达到了预期的效果。“八五”期间，吕键看准了国内市场的需求，大胆攻关，最终拿下了国家重点攻关课题“磁记录用高精度大卷重特种钢带”和市自然基金课题“高磁导率合金设计及其应用研究”两项高难度课题。令人欣喜的是，他在完成课题研究的同时，还提出了大卷重高精度生产工艺和最佳成分设计规律，解决了压力对磁性能敏感性和交直流磁性能的控制问题，建立Ni基合金带板形的冷拉矫工艺，使我国磁记录用钢带基本国产化；提出了三类不同用途的高磁导合金的设计规律，制定了20个3～6元高磁导合金成分的计算公式，确定了添加元素的含量范围，创制出了不同使用要求的三种新的合金，其中有一个牌号已列入原冶金部标准。这几项课题的研究对今后高磁导率合金的发展具有一定的指导作用。现在，这几项课题的研究已产生了较大的经济效益，磁头材料已成为北京首钢冶金研究院的主要产品，累计产值已达2亿元人民币，节汇1800万美元，并获北京市新产品一等奖和冶金部、北京市科技进步奖。
　　其后，吕键再接再厉，对具有广泛应用前景的大块非晶合金系进行探索性研究，承担了北京市自然基金课题“大块非晶合金研究”的重担。他充分钻研了大块非晶合金的成分、组织、成形性及性能，为此后的大块非晶制备技术方面的相关研究做好铺垫。在这一科研过程中，他基本理清了大块非晶合金的前期合金熔配过程对大块非晶合金成形的关系，制备了多种大块非晶合金，获得了课题的圆满成功。
　　来到冶金院的第10个年头，吕键被调入铁芯车间。通过长时间的深入基层、摸索市场规律，发掘产品前景，他适时地进行了高性能晶态软磁坡莫合金铁芯的制作工艺研究和晶态软磁坡莫合金铁芯在电子行业中的应用研究，在原有生产工艺的基础上，改进了高磁导率铁芯的生产工艺，使铁芯磁性能水平提高了30%左右。此番改进的一举成功，使首钢冶金研究院的铁芯产品质量已达到发达国家中上游水平，同时提高了该院生产的铁芯在国际市场的知名度，远销韩国、法国、瑞士等地。在国内市场上该院晶态铁芯已处于垄断地位，有效地抵制了国外公司侵蚀我国市场，从而进一步提高了首钢冶金研究院铁芯产品在国内和国际市场上的声誉。这一切成绩的取得，莫不与吕键工作上的科技创新息息相关。
　　吕键不仅在科研上不甘人后，在思想品德上也堪称楷模。正是因为他的突出表现，得到群众的认可，吕键于1998年被推选为海淀区人大代表。当选代表后，他认真学习《代表法》，深深感到作为人大代表，不光是一种荣誉，更应承担起反映一方选民意愿的责任。在以后的五年中，他就很多关系人民切身利益的问题提出过多项建议，通过有效地监督，很多问题得到了及时解决。