1924年兵工廠由督軍署參議，張作霖的左膀右臂楊宇霆兼管，由此開始大興土木擴(kuò)充軍備，兵工廠的占地規(guī)模也比初期擴(kuò)大了數(shù)倍。

圍繞著兵工廠甚至形成了，沈陽的新市區(qū)，東三省兵工廠管轄著“八廠四處”以及學(xué)校、醫(yī)院等20多個(gè)單位，員工也由建廠初期的300人，擴(kuò)廠到了上萬人。除了中國員工兵工廠還雇傭有一千五百多名外籍員工，他們大多是技工。除了白俄和德國人，還有一定數(shù)量的英美人士。

兵工廠內(nèi)除了有完善的管理機(jī)構(gòu)，1928年還成立了科學(xué)研究會(huì)，研究會(huì)委員由各廠廠長(zhǎng)技師充任，每星期集會(huì)一兩次，集中研究兵工科學(xué)技術(shù)，展開技術(shù)攻關(guān)。比如兵工廠原來槍管鋼都是進(jìn)口，成本很高在科學(xué)研究會(huì)的主導(dǎo)下，鑄造廠經(jīng)過了幾十次的反復(fù)試驗(yàn)，終于制出了一種合金鋼材，無論是質(zhì)量還是化學(xué)物理性質(zhì)，都與舶來品不相上下。

此后東三省的槍管鋼就由自己的鑄造廠供應(yīng)，不過限于當(dāng)時(shí)中國的軍事技術(shù)水平，東三省兵工廠還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足張作霖奉系的軍備需要?！皬?qiáng)軍夢(mèng)”必須依靠外援，張作霖把目光投向了遠(yuǎn)在歐洲的德國。

北伐戰(zhàn)爭(zhēng)期間，德國記者薩爾茨曼報(bào)道說，德國在中國的軍火交易40%是輸出給張作霖、張學(xué)良、張宗昌、孫傳芳的，1923年奉系張作霖就和德國一家公司，簽訂了一份數(shù)額為18萬元的合約，購買的設(shè)備是用于為兵工廠增設(shè)一座熱力廠，1924到1925年，張作霖經(jīng)常從德國購進(jìn)軍械，英國駐日本大使館的報(bào)告說，1924年11月7日，有德國船只“蘇菲·里克默斯”號(hào)，滿載軍火駛往大連港。

除整頓和充實(shí)陸軍外，張作霖又竭力籌建空軍，早在1921年張作霖就設(shè)立了航空處，第一次直奉大戰(zhàn)之后機(jī)構(gòu)調(diào)整，航空處加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，少帥張學(xué)良兼任航空處總辦。同年3月航空學(xué)校正式成立，作為訓(xùn)練航空人員的機(jī)構(gòu)，航空學(xué)校直屬總辦由張學(xué)良兼任校長(zhǎng)，并從國內(nèi)外聘請(qǐng)了十?dāng)?shù)名交管負(fù)責(zé)訓(xùn)練工作。

與此同時(shí)奉張還向德國、意大利購買了多架新式的飛機(jī)，到了奉系空軍成軍之際，總計(jì)擁有飛機(jī)約二百五十到三百架，編成了四個(gè)大隊(duì)，空軍實(shí)力在各派軍閥中是最強(qiáng)，經(jīng)過大力擴(kuò)充北張，奉張的實(shí)力暴漲，1924年直奉再開戰(zhàn)端，這一次慘遭敗績(jī)的是直系的吳佩孚。雖然決定這場(chǎng)大戰(zhàn)的勝負(fù)有很多原因，但是和張作霖的“強(qiáng)軍夢(mèng)”是分不開的。

很可惜張作霖的“強(qiáng)軍夢(mèng)”，雖然打的是統(tǒng)一全國驅(qū)逐列強(qiáng)的幌子，但是實(shí)際上還是為了一己私利，問鼎中原才是他真正的目的。